ยังไม่มีการบันทึกที่ชัดเจนว่าประเทศหรือชนชาติใดเป็นต้นตำรับของแฮมเบอร์เกอร์ แต่คำที่ใช้เรียกขนมปัง 2 ชิ้นที่มีเนื้ออยู่ตรงกลางว่าแฮมเบอร์เกอร์นั้น เริ่มต้นขึ้นที่เมืองฮัมบูร์ก(Hamburg) ประเทศเยอรมนี ขณะที่เมนูกินด่วนแบบนี้ยังไปฮิตติดอันดับที่สหรัฐ แทน ส่วนคนในฮัมบูรก์เองนั้น กลับนิยมทานแซนด์วิชมากกว่า
อย่างไรก็ตามยังไม่มีหลักฐานที่แน่ชัดว่าใครเป็นผู้ที่แนะนำให้ชาวฮัมบูร์กรู้จักกับการปรุงอาหารชนิดนี้ โดยมีผู้กล่าวถึงที่มาเอาไว้ 2 ทฤษฎีด้วยกัน โดยทฤษฎีแรกมีการกล่าวเอาไว้ว่า ในช่วงยุคกลาง เมืองฮัมบูร์กเป็นเมืองศูนย์กลางทางการค้าที่สำคัญระหว่างโลกอาหรับและยุโรป ทำให้พ่อค้าอาหรับเข้ามาติดต่อกับชาวบ้าน และได้แนะนำอาหารที่ชื่อกะบาบ ซึ่งเป็นเนื้อลูกแกะบดผสมเครื่องเทศ ที่มักจะกินกันดิบๆ ให้กับชาวบ้าน
หลังจากนั้นชาวเมืองฮัมบูร์กได้ดัดแปลงเปลี่ยนจากเนื้อลูกแกะไปเป็นเนื้อหมูหรือว่าเนื้อวัวแทน พร้อมกับปรุงรสขึ้นใหม่ จนกลายเป็น “ฮัมบูร์กสเต็ก” และสุดท้ายก็พัฒนากลายมาเป็น “แฮมเบอร์เกอร์” ในเวลาต่อมา
ส่วนอีกทฤษฎีนั้นกล่าวไว้ว่า ในช่วงที่กองทัพมองโกลของเจงกีสข่านยกทัพบุกรัสเซียนั้น เหล่าทหารจะกินเนื้อลูกแกะดิบที่ปั้นเป็นก้อนกลม ซึ่งเหล่าทหารมีวิธีการทำให้เนื้อนิ่มด้วยการวางไว้ใต้อานม้า
จากนั้นชาวรัสเซียก็รับเอาอาหารชนิดนี้ไป และเรียกว่า “ทาร์ทาร์สเต็ก” เนื่องจากชาวรัสเซียเรียกชาวมองโกลว่า “ทาร์ทาร์” และในช่วงศตวรรษที่ 17 รัสเซียเริ่มที่จะค้าขายติดต่อกับเมืองฮัมบูร์กและก็ได้นำอาหารชนิดนี้ไปเผยแพร่ด้วย โดยชาวเยอรมันได้เปลี่ยนไปใช้เนื้อวัวไปปรุงรสด้วยเครื่องเทศในท้องถิ่นจนกลายเป็น “ฮัมบูร์กสเต็ก” และอาจจะนำไปรมควันหรือว่าหมักเกลือ เพื่อที่จะสามารถเก็บได้นานระหว่างที่กำลังเดินทาง
จากนั้น ทหารเรือชาวเยอรมันและผู้อพยพก็ได้นำเมนูนี้ติดตัวไปยังสหรัฐฯด้วยในช่วง 1800s และในช่วงทศวรรษที่ 1820 หรือ 1830 นี่เองที่มีการนำชื่อ “แฮมเบอร์เกอร์สเต็ก” ไปปรากฏอยู่บนรายการอาหารของร้านอาหารที่ชื่อเดลโมนิโก ซึ่งตั้งอยู่ในนครนิวยอร์ก ก่อนจะได้รับความนิยมแพร่หลาย ไปอย่างรวดเร็ว
ช่วงต้นยุค 1900s ร้านอาหารในสหรัฐฯมากมายหลายร้านได้เริ่มนำแฮมเบอร์เกอร์สเต็กมาใส่ระหว่างขนมปัง 2 ชิ้น หรือว่าใส่ข้างในขนมปัง และเมื่อแฮมเบอร์เกอร์สเต็กถูกนำมาใส่ไว้ข้างในขนมปัง จึงถูกเรียกว่า “แฮมเบอร์เกอร์แซนด์วิช” และผู้ที่คิดค้นขนมปังก้อนสำหรับแฮมเบอร์เกอร์ขึ้นมาก็คือพ่อครัวที่ชื่อ เจ วอลเตอร์ แอนเดอร์สัน ในปี 1916 ก่อนที่เขาค้นนี้จะไปเปิดร้านอาหารที่ชื่อ ไวท์คาสเซิลในปี 1921
สำหรับชีสแฮมเบอร์เกอร์ หรือที่เรียกสั้นๆว่าชีสเบอร์เกอร์นั้น ว่ากันว่าผู้ที่เริ่มคิดค้นลงมือทำเป็นคนแรกก็คือเชฟที่ชื่อ ไลโอเนล สไตน์เบอร์เกอร์ จากร้านอาหารที่ชื่อ ไรท์สปอต ในเมืองพาซาดีนา มลรัฐแคลิฟอร์เนีย ส่วนผู้ที่ทำให้ชื่อเสียงของฟาสต์ฟูดส์อย่างแฮมเบอร์เกอร์ได้รับความนิยมเพิ่มมากขึ้นในยุคปัจจุบันก็คือ เรย์ ครอก ซึ่งเริ่มเปิดตัวร้านแมคโดนัลด์สาขาแรกช่วงกลางทศวรรษที่ 1950