ก่อตั้งขึ้นเมื่อวันที่ 27 มีนาคม 2511 ในชื่อบริษัท ธนายง จำกัด เพื่อดำเนินธุรกิจด้านการพัฒนาอสังหาริมทรัพย์ และได้เริ่มเปิดโครงการพัฒนาอสังหาริมทรัพย์โครงการแรก คือ “โครงการธนาซิตี้” ซึ่งตั้งอยู่ริมถนนบางนา-ตราด กม.14 ในปี 2531 ซึ่งเป็นโครงการที่ประกอบไปด้วยบ้านเดี่ยว ทาวน์เฮ้าส์ คอนโดมิเนียม และที่ดินเปล่าจัดสรร

บริษัทฯ ได้นำกิจการเข้าจดทะเบียนในตลาดหลักทรัพย์แห่งประเทศไทยและเริ่มทำการซื้อขายหลักทรัพย์ครั้งแรกในวันที่ 1 มีนาคม 2534 และต่อมาเมื่อวันที่ 2 มิถุนายน 2536 บริษัทฯ ได้จดทะเบียนแปรสภาพจากบริษัทจำกัดเป็นบริษัทมหาชนจำกัด และได้ขยายลักษณะการประกอบธุรกิจออกไปหลายประเภท เช่น โครงการอสังหาริมทรัพย์ อาคารพักอาศัยใจกลางเมือง เซอร์วิสอพาร์ทเม้นท์ อาคารสำนักงาน โรงแรม และโครงการสาธารณูปโภคขนาดใหญ่

บริษัทฯ ได้รับผลกระทบจากวิกฤตการณ์การเงินในเอเชีย พ.ศ. 2540 ซึ่งส่งผลกระทบโดยตรงต่อภาคธุรกิจ โดยเฉพาะอย่างยิ่งผู้ประกอบการที่กู้ยืมเงินจากต่างประเทศ การลอยตัวค่าเงินบาทส่งผลให้เงินกู้ยืมที่เป็นสกุลเงินตราต่างประเทศมีมูลค่าเพิ่มสูงขึ้นอย่างมากเมื่อเทียบเป็นสกุลเงินบาท ในระหว่างปี 2545-2549 บริษัทฯ ได้ทำการปรับปรุงโครงสร้างหนี้และเข้าสู่กระบวนการฟื้นฟูกิจการ ซึ่งบริษัทได้ปฏิบัติตามแผนฟื้นฟูกิจการจนกระทั่งศาลล้มละลายกลางได้มีคำสั่งยกเลิกการฟื้นฟูกิจการในปลายปี 2549 ระหว่างปี 2550-2552 บริษัทและบริษัทในกลุ่มได้ลงทุนในอสังหาริมทรัพย์สำหรับการพัฒนาโครงการในอนาคต

วันที่ 4 พฤษภาคม 2553 บริษัทฯ ได้ขยายธุรกิจอย่างต่อเนื่อง โดยการได้มาซึ่งหุ้นสามัญของบีทีเอสซี ร้อยละ 94.60 ของหุ้นที่จำหน่ายได้แล้วทั้งหมดของบีทีเอสซี และได้เปลี่ยนชื่อบริษัทเป็น บริษัท บีทีเอส กรุ๊ป โฮลดิ้งส์ จำกัด (มหาชน) ทำให้ธุรกิจหลักของกลุ่มเปลี่ยนไปเป็นธุรกิจระบบขนส่งมวลชน

ในวันที่ 11 พฤษภาคม 2553 บริษัทได้เปลี่ยนหมวดเป็น “ขนส่งและโลจิสติกส์” ภายใต้อุตสาหกรรม “บริการ” และได้เปลี่ยนชื่อย่อในการซื้อขายหลักทรัพย์เป็น “BTS” [3]ในวันที่ 18 ธันวาคม 2555 ที่ประชุมวิสามัญผู้ถือหุ้น บริษัท บีทีเอส กรุ๊ป โฮลดิ้งส์ จำกัด (มหาชน) มีมติอนุมัติให้มีการระดมทุนโดยการร่วมจัดตั้งกองทุนรวมโครงสร้างพื้นฐานระบบขนส่งมวลชนทางราง บีทีเอส โกรท (BTS Rail Mass Transit Growth Infrastructure Fund – BTSGIF) โดยได้มีการเปิดจองซื้อระหว่างวันที่ 29 มีนาคม – 4 เมษายน 2556 ซึ่งเป็นหนึ่งใน IPO ทีมีมูลค่าสูงสุดในประวัตศาสตร์ไทย โดยขนาดกองทุนมีมูลค่ากว่า 61,399 ล้านบาท[4] [5]

วันที่ 16 มิถุนายน 2560 การรถไฟฟ้าขนส่งมวลชนแห่งประเทศไทย และกระทรวงคมนาคม ได้จัดพิธีลงนามในสัญญาสัมปทานโครงการรถไฟฟ้าสายสีชมพูกับ บริษัท นอร์ทเทิร์น บางกอกโมโนเรล จำกัด และรถไฟฟ้าสายสีเหลืองกับ บริษัท อีสเทิร์น บางกอกโมโนเรล จำกัด ซึ่งเป็นบริษัทที่จัดตั้งขึ้นโดยกิจการร่วมค้าบีเอสอาร์ อันประกอบด้วย บริษัท บีทีเอส กรุ๊ป โฮลดิงส์ จำกัด (มหาชน) บริษัท ซิโน-ไทย เอ็นจิเนียริ่ง แอนด์ คอนสตรัคชั่น จำกัด (มหาชน) และ บริษัท ผลิตไฟฟ้าราชบุรีโฮลดิงส์ จำกัด (มหาชน) ระยะเวลาสัมปทาน 33 ปี 3 เดือน แบ่งเป็นระยะเวลาก่อสร้าง 3 ปี 3 เดือน (39 เดือน) และดำเนินการงานเดินรถไฟฟ้าและซ่อมบำรุง 30 ปี