Ngôi đền đầu tiên được bắt đầu vào đầu thế kỷ 9 dùng để thờ thần Shiva trong những thế kỷ tiếp theo. Các di vật được tìm thấy ở tỉnh này cho thấy khu vực này là khu định cư quan trọng của Đế quốc Khmer trong thế kỷ 12.

Những phần còn sót lại sớm nhất lại có niên đại thời Koh Ker vào thế kỷ 10 khi kinh đô của Đế quốc Khmer gần hơn so với khi nó ở Angkor. Có một số yếu tố thuộc phong cách Banteay Srei cuối thế kỷ 10, nhưng phần lớn ngôi đền được lập dưới thời các vua Suryavarman I và Suryavarman II trong các nửa đầu thế kỷ 11 và 12.

Do ngôi đền nằm gần biên giới Campuchia và Thái Lan nên khu vực này bị tranh chấp cho đến 15 tháng 6 năm 1962, khi Tòa án Quốc tế vì Công lý (International Court of Justice) phán quyết rằng ngôi đền thuộc Campuchia. Ngôi đền đã mở cửa trong một thời gian ngắn cho công chúng năm 1982 và năm sau bị Khmer Đỏ chiếm đóng. Ngôi đền được mở cửa lại vào cuối năm 1998 và Campuchia hoàn tất việc xây dựng năm 2003 sau một quãng thời gian dài.

Năm 2007 Campuchia đề nghị công nhận Di sản văn hoá cho đền Preah Vihear nhưng đã bị UNESCO bác bỏ do còn tồn tại những bất đồng với Thái Lan và vì một phần Thái Lan bác bỏ và phản đối đề nghị này của Campuchia[1].

Tuy nhiên, một năm sau, được Bộ Ngoại giao Thái Lan ủng hộ, vào ngày 7 tháng 6 năm 2008, Ủy ban di sản thế giới họp tại Canada đã công nhận đền Preah Vihear là di sản thế giới. Đây là di sản thế giới thứ ba của Campuchia, hai di sản công nhận trước đó là Đền Angkor Wat (1992) và Điệu múa hoàng gia (2003). Ngay sau đó, Bộ trưởng Ngoại giao Thái Lan bị trong nước cáo buộc là vi phạm pháp luật khi ủng hộ Campuchia đăng ký Đền Preah Vihear là di sản thế giới, và ông này đã phải từ chức. Chính vì điều này mà quan hệ giữa Campuchia và Thái Lan trở nên căng thẳng[2][3][4].

Ngày 11 tháng 11 năm 2013, Tòa án Công lý Quốc tế ra phán quyết rằng khu vực quanh ngôi đền cổ này thuộc về Campuchia và tuyên bố Thái Lan phải rút quân đội và cảnh sát khỏi Preah Vihear.[5]