Tóra označuje Betlehem ako mesto Dávidove, v ktorom bol korunovaný za kráľa Izraela. Novozákonné evanjelia označujú Betlehem ako miesto narodenia Ježiša Nazaretského. V meste sídli jedna z najstarších kresťanských komunít na svete.

Počas povstania Bar Kochby (roky 132 až 135) bolo mesto spustošené a Rimania dali na mieste Ježišovho narodenia vybudovať svätyňu zasvätenú Adónovi. O dve storočia neskôr tam nechala Svätá Helena postaviť vôbec prvý kresťanský kostol – Chrám Narodenia Pána.

V roku 529 bolo mesto vyplienené Samaritánmi, no onedlho bolo obnovené. V roku 637 mesto dobyl arabský chalífa Umar ibn al-Chattáb a v 1099 sa mesta zmocnili križiaci, ktorí ho opevnili a nahradili jeho pravoslávne duchovenstvo rímskokatolíckym. To vyhnal po ovládnutí Betlehema sultán Saladin.

Mestské hradby boli zničené v roku 1250, keď mesto dobyli Malmukovia a následne postupne obnovené počas nadvlády Osmanskej ríše.

Po páde ríše počas prvej svetovej vojny pripadlo mesto pod správu Spojeného kráľovstva v rámci Britského mandátu v Palestíne. Na základe rozhodnutia OSN o rozdelení Palestíny z roku 1947 mal Betlehem pripadnúť arabskému štátu, no po izraelskej vojne za nezávislosť zostal po roku 1948 pod jordánskou správou. Zmenilo sa to v roku 1967, keď Izrael v šesťdňovej vojne dobyl územie západného brehu Jordánu.

Od roku 1995 je Betlehem na základe izraelsko-palestínskych mierových dohôd súčasťou Palestinskej samosprávy.