Motorola powstała w 1928 roku pod nazwą Galvin Manufacturing Corporation. Pod obecną nazwę istnieje od 1947 roku, jednak słowo Motorola było znakiem firmowym już od 1930 roku (pochodzi od słów „Motor”, czyli silnik, oraz „Vitriola” – potoczna nazwa radia w tych latach 30, początkowo Motorola była bowiem jednym z pierwszych producentów samochodowych odbiorników radiowych).

Przedsiębiorstwo wzbogaciło się znacznie na dostawach sprzętu radiowego dla armii USA. Obecnie główny ośrodek Motoroli, zajmujący się wytwarzaniem technologii na potrzeby wojska, znajduje się w Tel Awiwie.

Motorola jest wymieniana wśród przedsiębiorstw przodujących w białym wywiadzie.

Po latach kryzysu na rynku telefonów komórkowych, przedsiębiorstwo powróciło do gry oferując model RAZR V3. Połączenie cieszącego oko designu i najnowszych, mobilnych technologii zaowocowało przyznaniem nagrody za najlepszy model roku 2004. Spółka wypuściła na rynek kolejne telefony, które znalazły uznanie w oczach klientów (min. ROKR E1, L6, L7 SLVR, V3i, V3x).

Wbrew wcześniejszym obietnicom Motorola wstrzymała usunięcie ze swych produktów toksycznych chemikaliów, co dało jej przedostatnie (trzynaste) miejsce w rankingu „Zielonej elektroniki” („Greener electronics”) prowadzonym przez Greenpeace International. Firma podjęła więc energiczne działania dzięki którym, w kolejnej (drugiej) edycji rankingu, opublikowanym 6 grudnia 2006, awansowała na czwarte miejsce.

15 sierpnia 2011 roku firma Google ogłosiła w oficjalnym komunikacie przejęcie firmy Motorola Mobility.

Na początku 2014 roku chińska firma Lenovo kupiła firmę Motorola Mobility za 3 miliardy dolarów. Google pozostawiło sobie znaczne portfolio patentowe, na które licencje udostępnia firmie Lenovo.