Bandet startar
Bandet bildades efter att trummisen Lars Ulrich satte in en annons i en tidning om att han sökte musiker som kunde hjälpa honom att göra covers på låtar av Tygers of Pang Tang, Diamond Head och Led Zeppelin. James Hetfield, en gitarrist som skulle bli sångare i Metallica, svarade på annonsen. Senare skulle Lars och James få sällskap av en annan ung gitarrist som letade efter ett band vid namn Dave Mustaine. Ulrich, Hetfield, Mustaine och basisten Ron McGovney började spela i bandet. Ulrich och Hetfield såg en annan basist, Cliff Burton, spela på en konsert och bad honom att gå med i bandet för att ersätta McGovney. Detta berodde på att McGovney hade problem med att komma överens med de andra bandmedlemmarna. Burton anslöt sig till bandet efter att Ulrich och Hetfield gått med på att flytta från Los Angeles till San Francisco. År 1983 sparkades Mustaine ut ur bandet på grund av sina drog- och alkoholproblem och sitt våldsamma beteende, och ersattes av gitarristen Kirk Hammett som lämnat sitt tidigare band Exodus. Mustaine fortsatte med att bilda sitt eget band vid namn Megadeth. De blev mycket populära på metallscenen och har blivit en av Metallicas metallsamtida, tillsammans med Slayer och Anthrax. Alla fyra banden är kända som thrashmetalens "Big Four".
Framgångsrika album
1983 släppte Metallica sitt första studioalbum Kill 'Em All, på vilket några av låtarna fortfarande var krediterade Mustaine. Ett år senare släppte Metallica sitt andra studioalbum Ride the Lightning. "Ride the Lightning" och "The Call of Ktulu", albumets sista spår, var bandets sista låtar som gav Dave Mustaine skrivkrediter. Metallica var ett av få band på den tiden som avvek från den då populära hår/glam metal-trenden som ägde rum under 1980-talet och som leddes av band som Poison och Mötley Crüe.
1986 släppte Metallica sitt tredje studioalbum, Master of Puppets, som allmänt anses vara ett av de bästa heavy metal-albummen genom tiderna. Den 27 september 1986 omkom Cliff Burton när bandets turnébuss kraschade i Sverige. Burton ersattes därefter av Jason Newsted efter en audition.
Med Newsted som basist släppte Metallica sitt fjärde studioalbum ...And Justice for All, som nådde plats 6 på Billboard 200. Albumet innehåller låten "One", som vann en Grammy Award för bästa metallframträdande 1990. Albumet kritiseras för sin produktion och ohörbara basgitarr, vilket allmänt antas vara ett resultat av Jason Newsteds trakasserier, under vilka de andra medlemmarna sänkte basgitarrvolymen på albumet. Albumet är också känt för att ha mycket mer komplexa låtstrukturer än tidigare album.
Metallica nådde ännu större framgång med sitt självbetitlade femte studioalbum, som debuterade på första plats på Billboard 200 och har sålt över 15 miljoner exemplar i USA. Albumet vann en Grammy för bästa metallframträdande 1992, vilket var Metallicas tredje Grammy i rad (den andra var deras cover av Queens "Stone Cold Crazy").
Olycka på scenen
Den 8 augusti 1992, när bandet spelade i Montreal, råkade James Hetfield gå in i en 12 fot hög eldstråle på scenen. Han fick andra och tredje gradens brännskador. Lyckligtvis återhämtade han sig och uppträdde med bandet igen sjutton dagar efter olyckan.
Metallicas musik skiftade till en mer mainstream hårdrock och fortsatte sin framgång med Load och ReLoad, som släpptes 1996 och 1997 och som båda debuterade på första plats på Billboard 200. Trots albumens framgångar var många fans missnöjda med den stora stilförändringen från Metallicas tidigare album.
1998 släppte Metallica Garage, Inc. som var ett album med coverlåtar av många av de artister som påverkat Metallica, såsom Motörhead, Mercyful Fate, Thin Lizzy och Blue Öyster Cult.
2001 lämnade Newsted Metallica för att starta sitt eget projekt Echobrain, mot bandets vilja, särskilt James Hetfield. Deras åttonde studioalbum, St. Anger, släpptes 2003, med producenten Bob Rock som basist efter Newsteds avhopp. St. Anger debuterade också på första plats på Billboard 200, men var ännu mer ogillad av fansen än Load och Reload. Strax efter att St. Anger släppts anslöt sig basisten Robert Trujillo till bandet efter en lång provspelningsprocess med många basister. På Trujillos begäran var hans auditionslåt Battery, en mycket snabb låt från Master of Puppets.
Death Magnetic, bandets nionde studioalbum, släpptes i september 2008 och debuterade på första plats på Billboard 200. Det gjorde Metallica till det första bandet att fem gånger i rad bli nummer ett i USA. Death Magnetic visade en återgång till bandets thrash metal-rötter. Mellan 2008 och 2010 genomförde Metallica sin World Magnetic Tour som stöd för albumets utgivning. Turnén avslutades i Melbourne, Australien den 21 november 2010.
I juni 2010 deltog Metallica i Sonisphere-festivalen i Sofia, Bulgarien med resten av de fyra stora, tillsammans med Anthrax, Megadeth och Slayer. Mellan Metallicas extranummer gick alla fyra banden upp på scenen för att framföra "Am I Evil?" av Diamond Head.
2011 släpptes Lulu, ett samarbetsalbum mellan Metallica och Lou Reed. Många Metallica-fans var missnöjda på grund av stilistiska skillnader mellan Reed och Metallica, men albumet har lyckats nå framgång.
I oktober 2013 sa Hetfield i en intervju att bandet skulle börja arbeta på sitt nästa album i början av 2014.