Polonnaruwa was van de 9de eeuw tot in de 14de eeuw (met uitzondering van enkele onderbrekingen) de hoofdstad van het Singalese koninkrijk; de bloeitijd viel tussen de 10de en de 12de eeuw. Toen Anuradhapura nog de hoofdstad was, resideerden de koningen soms al in Polonnaruwa. In 846 werd de stad officieel hoofdstad van het land. In de 11de eeuw waren grote delen van het eiland in handen van Tamils en Chola's uit India, maar in 1070 wist koning Vijaya Bahu 1 de indringers te verdrijven. Polonnaruwa werd toen voorgoed de hoofdstad van het rijk.

Onder de roemrijke regering van zijn kleinzoon, Parakrama Bahu I (1153-1186), beleefde de stad haar grootste bloei. De koning liet het grote meer Parakrama Samudra graven en verfraaide de stad met vele gebouwen. Het meer is het grootste van alle kunstmatige meren (tanks) op het eiland en de bron van een uitgebreid irrigatiesysteem. Zijn opvolger, Nissanka Malla (1187- 1196), leed aan grootheidswaanzin en putte het rijk uit door zijn al te uitbundige bouwlust. Diens opvolgers, moe geworden van de voortdurende aanvallen van Tamils, gaven in het begin van de 14de eeuw Polonnaruwa als hoofdstad op. Onopgemerkt vervielen de tempels en andere gebouwen tot ruïnes; de jungle overwoekerde de wegen en monumenten. In de 19de eeuw begonnen Britse archeologen met het blootleggen van de stad, gevolgd door de restauratie van verscheidene gebouwen.