นครธม สร้างขึ้นเพื่อเป็นเมืองหลวงแห่งใหม่ในสมัยพระเจ้าชัยวรมันที่ 7 และยังเป็นศูนย์กลางของการก่อสร้างปราสาทขนาดใหญ่ต่าง ๆ มากมาย ดั่งจารึกหนึ่งได้กล่าวว่าเปรียบเปรย พระเจ้าชัยวรมันว่าเป็นเสมือนเจ้าบ่าว ส่วนเมืองนั้นเปรียบเป็นเจ้าสาวของพระองค์[4]:121

นครธม อาจไม่ได้กล่าวว่าเป็นเมืองหลวงแห่งแรกในบริเวณที่ตั้งแห่งนี้ แต่ถึงอย่างไรก็ดี ยโศธรปุระ ในช่วงสามศตวรรษก่อนหน้านี้ เคยเป็นเมืองหลวงของเมืองพระนคร ที่ตั้งอยู่ทางตะวันตกเฉียงเหนือ ซึ่งได้ถูกผนวกเข้าเป็นส่วนหนึ่งของนครธมในเวลาต่อมา ศาสนสถานที่สำคัญที่ตั้งก่อนเป็นเมืองหลวงใหม่ภายในเมืองได้แก่ ปราสาทบาปวน และ ปราสาทพิมานอากาศ ซึ่งได้ถูกผนวกเข้าเป็นส่วนหนึ่งของพระราชวังหลวง การเรียกชื่อเมืองหลวงของชาวเขมรนั้น ไม่ได้แบ่งแยกอย่างชัดเจนระหว่างนครธม หรือ ยโศธรปุระ จะเห็นได้จากในช่วงศตวรรษที่ 14 จารึกก็ยังคงใช้คำว่า ยโศธรปุระ อยู่แม้ว่าจะสิ้นสุดยุคยโศธรปุระ ไปแล้วก็ตาม[4]:138 โดยคำว่า นครธม ในปัจจุบันนั้นถูกนำมาใช้ในช่วงศตวรรษที่ 16 เป็นต้นมา

ศาสนสถานแห่งสุดท้ายที่ก่อสร้างขึ้นในนครธม คือ ปราสาทมังคลารัถถะ ในราวปี ค.ศ. 1295 โดยศาสนสถานอื่น ๆ ในยุคหลังจากนั้นมักจะเป็นการปรับปรุง พัฒนาต่อจากปราสาทเดิม แต่วัสดุที่ใช้ในช่วงหลังนั้น มักเป็นวัสดุที่เปลื่อยสลายง่าย ทำให้ไม่ปรากฎให้เห็นในปัจจุบัน

ในรัชสมัย สมเด็จพระบรมราชาธิราชที่ 2 แห่งอาณาจักรอยุธยา ได้ขับไล่ชาวเขมรในสมัยพระบรมราชา ออกจากนครธม แล้วได้ย้ายเมืองหลวงแห่งใหม่ไปตั้งที่กรุงพนมเปญ[5]:29

นครธม ได้ถูกทิ้งร้างในบางช่วงเวลา จนกระทั่งถึงปี ค.ศ. 1609 เมื่อชาวตะวันตกช่วงแรก ๆ ได้เดินทางเข้ามาแล้วพบกับเมืองร้างแห่งนี้ และได้เขียนบรรยายเปรียบเทียบกับ ตำนานนครแอตแลนติสของเพลโต[4]:140 ซึ่งเชื่อว่าอาจมีประชากรอาศัยได้มากถึง 80,000–150,000 คน