1891 wurde der Beschluss, eine neue Hauptstadt für Brasilien zu bauen, in der Verfassung verankert. 1893 grenzte man dann ein 14.400 Quadratkilometer großes Gebiet für deren Bau ab. Am 7. September 1922 fand die Grundsteinlegung für Brasília in der Nähe der Stadt Planaltina statt. Der weitere Ausbau der Stadt zur neuen Hauptstadt von Brasilien wurde durch den Präsidenten Juscelino Kubitschek (1902–1976) angeordnet. Anlass war der Bedarf nach einer neutralen föderalen Hauptstadt. Durch die Lage nahe dem geografischen Zentrum des brasilianischen Staatsgebiets sollte die Entwicklung der Infrastruktur des Binnenlandes gefördert werden.
Mit der Umgestaltung wurde am 22. Oktober 1956 begonnen. Als erstes Gebäude wurde ein provisorischer Präsidentenpalast gebaut (der sog. "Catetinho"). Bereits am 21. April 1960 war die Planhauptstadt fertiggestellt und wurde von Präsident Kubitschek eingeweiht. Brasília löste damit Rio de Janeiro als neue Hauptstadt des Landes ab. Verantwortlicher Stadtplaner war Lúcio Costa. Der Architekt Oscar Niemeyer trug als Chef des staatlichen Bauamtes die Verantwortung für das Projekt Brasília und entwarf die öffentlichen Gebäude. Als Grundriss für die Stadt wurde die Form eines Flugzeuges gewählt. Sie wird architektonisch von der Kathedrale und dem Parlamentsgebäude geprägt. Dieses Projekt trug damals den Namen „plano piloto“.
Am 21. April 1962 wurde die Universität von Brasília eröffnet. Wenig später, am 31. Mai, wurde nach zehn Jahren Aufbau die Kathedrale eingeweiht. 1967 wurde der Fernsehturm fertiggestellt, 1977 das Postamt, 1978 der Stadtpark und 1981 die Zentralbank.
Seit 1987 steht Brasília auf der UNESCO-Liste des Weltkulturerbes. 1992 ist mit dem Bau der U-Bahn begonnen worden und am 31. März 2001 konnte der erste Streckenabschnitt offiziell eingeweiht werden.