В 1928 году компания Motorola начала своё существование как семейная компания «Ручное изготовление Галвинов»(Galvin Manufacturing), основанная братьями Полом и Джозефом Галвинами. На работу было принято 5 человек, общая зарплата которых в первую неделю работы составила 63 доллара. В 1930-х годах была зарегистрирована торговая марка Motorola.

В 1943 году Galvin Manufacturing стала открытым акционерным обществом и вышла на фондовую биржу. В 1947 году Galvin Manufacturing Corporation была переименована по названию своей самой популярной торговой марки — в Motorola.

В 1950-х годах Motorola открыла в Фениксе (штат Аризона) научно-исследовательскую лабораторию и в 1955 году выпустила первые в мире коммерческие высокомощные германиевые транзисторы, В это же время известный чикагский графический дизайнер Мортон Goldsholl разработал логотип компании в форме крыла летучей мыши.

В 1956 году Motorola выпустила первый в мире пейджер — радиоприемник, получающий только адресованные ему сообщения. Среди первых пейджеры взяли на вооружение сотрудники больниц и менеджеры, впоследствии этот продукт стал массовым.

Motorola была одним из основателей современных систем мобильной связи: первый в мире коммерческий портативный сотовый телефон, Motorola DynaTAC 8000X, был выпущен 6 марта 1983 года. Новинка, массой почти в 800 граммов, с аккумулятором, которого хватало на 8 часов, и размерами 33×4,4×8,9 см стоила $3995 — тем не менее, вызвала в США ажиотаж.

В 1999 году было отделено подразделение по производству дискретных полупроводников (англ. Semiconductor Component Group, SCG) в отдельную компанию ON Semiconductor (англ.)русск.. В 2004 году было отделено подразделение по производству интегральных полупроводников (англ. Semiconductor Products Sector) в компанию Freescale Semiconductor. В 2006 году компания Freescale Semiconductor была куплена консорциумом, возглавляемым Blackstone Group LP, что стало крупнейшей частной покупкой технологической компании и вошло в десятку самых крупных сделок в мире.

С начала 2000-х годов корпорация Motorola Inc. начинает регулярно нести убытки, после чего произошло несколько реструктуризаций и избавление от убыточных подразделений. С середины 2000-х годов основные проблемы компании были связаны с убытками подразделения по производству мобильных телефонов, которое к началу 2011 года наконец было выделено в отдельную компанию Motorola Mobility.

Была разделена на две независимые компании Motorola Solutions и Motorola Mobility (процесс разделения завершился 4 января 2011 года). Акционеры корпорации Motorola Inc. получили акции как первой, так и второй компании. Основным правопреемником большей части интеллектуальной собственности и активов корпорации Motorola Inc. стала компания Motorola Solutions. Motorola Mobility впоследствии была продана компании Google (сделка, общая сумма которой составила $12,5 млрд, была закрыта в мае 2012 года).

В июле 2010 года Nokia Siemens Networks достигла соглашения с корпорацией Motorola Inc. о приобретении части подразделения Motorola Solutions, связанного с беспроводным сетевым оборудованием за $1,2 млрд.

4 января 2011 года завершился процесс разделения корпорации Motorola Inc. на две независимые компании Motorola Solutions и Motorola Mobility.

В августе 2011 года было объявлено о достижении соглашения по поглощению компании Motorola Mobility корпорацией Google; ожидаемая стоимость сделки — $12,5 млрд.

В данный момент подразделение Motorola Mobility предприятия Motorola приобретена альянсом Lenovo