Nguồn gốc của Hát Xoan có nhiều cách giải thích bằng huyền thoại được đặt vào thời các Vua Hùng dựng nước. Có chuyện kể rằng Vua Hùng đi tìm đất đóng đô, một hôm nghỉ chân ở nơi này là quê Xoan Phù Đức - An Thái, thấy các trẻ chăn trâu hát múa, vua rất ưa thích và lại dạy thêm nhiều điệu khúc nữa, những điệu hát múa ấy của Vua Hùng và các em chăn trâu, đó cũng là những điệu Xoan tiên.
Lại có câu chuyện kể rằng vợ Vua Hùng đau bụng đã lâu ngày mà vẫn không sinh nở, một nàng hầu gái bàn nên đón nàng Quế Hoa múa đẹp hát hay đến múa hát. Quế Hoa được gọi đến trước giường, uốn tay đưa chân, dáng như tiên, giọng như suối, sắc như hoa... Vợ Vua Hùng xem múa nghe hát quả nhiên vui vẻ sinh ra được 3 người con trai tuấn tú khác thường. Vua Hùng rất vui mừng, truyền cho các công chúa trong cung nữ đều học những điệu múa hát của Quế Hoa. Lúc đó vào mùa xuân nên vua đặt tên các điệu múa hát đó là Hát Xuân.
Chuyện dân gian xã Cao Mại kể rằng Nguyệt Cư công chúa, Vua bà xã Cao Mại, con Vua Hùng, lúc lọt lòng mẹ cứ khóc hoài không ai dỗ được, chỉ khi nghe người làng An Thái hát em mới nín khóc, cứ như thế cho tới năm em lên ba tuổi. Các cụ còn kể rằng Nguyệt Cư qua làng An Thái được nghe hát rồi đau bụng đẻ, quân gia phải khiêng kiệu chạy thật nhanh về trang để bà kịp sinh nở. Cũng vì những tình tiết trên mà ở Cao Mại có lệ chạy kiệu Vua Bà và có hát Xoan trong các ngày đình đám tế lễ, đó là những trò diễn hội làng có ý nghĩa kỷ niệm.
Làng Hương Nộn, nơi có hát Xoan thờ Xuân Nương, một tướng của Hai Bà Trưng, các cụ kể rằng: Xuân Nương khởi nghĩa đánh giặc Hán tham tàn, có lần hành quân qua làng Xoan được nghe hát Xoan bèn cho quân học hát. Cũng vì sự tích trên mà ngày tế Xuân Nương, dân làng Hương Nộn tổ chức Hát Xoan. Nếu thời Hai Bà Trưng đã có Hát Xoan để quân bà Xuân Nương học hát thì Hát Xoan hẳn đã ra đời trước đó nghĩa là vào thời Hùng Vương.
Một số nhà nghiên cứu âm nhạc lại cho rằng: Hát Xoan xuất hiện vào khoảng thế kỷ XV (tức là đời hậu Lê),  lời ca Xoan có những đặc điểm như hình thức, văn chương của thế kỷ XV, nghĩa là hình thể chưa cố định, vừa gồm các thể thất ngôn, vừa xen kẽ những câu 6 tiếng và kết luận rằng: Hát Xoan là một hình thức âm nhạc phong tục phát sinh từ thời kỳ nhà Lê.
Hát Xoan có 3 chặng: Hát nghi lễ, hát quả cách và hát giao duyên (hát hội). Hát nghi lễ gồm các bài: Hát chào Vua, mời Vua, Giáo trống, Giáo pháo, Thơ nhang, Đóng đám. Hát quả cách gồm 14 bài (quả là bài; cách là hình thức hát, lối hát): Kiều giang cách; Nhàn ngâm cách; Tràng mai cách; Ngư tiều canh mục cách; Đối dẫy cách; Hồi liên cách; Xoan thời cách; Hạ thời cách; Thu thời cách; Đông thời cách; Tứ mùa cách; Thuyền chèo cách; Tứ dân cách; Chơi dâu cách. Hát hội gồm nhiều bài, hát tự do phóng khoáng, nội dung các bài hát mang tính trữ tình sâu sắc: Thết trầu (còn gọi là Bợm gái); Bỏ bộ; Xin huê - Đố huê; Đố chữ; Hát đúm; Cài huê; Mó cá...
Hát Xoan có bề dày lịch sử, có tổ chức nghệ thuật chặt chẽ, không gian văn hóa rộng lớn và sức lan tỏa mạnh mẽ khắp cộng đồng. Trên chặng đường dài của lịch sử, Hát Xoan đã được nhiều thế hệ nối tiếp trao truyền; nhiều người có chức sắc; các nhân sĩ trí thức đã nâng đỡ, tạo điều kiện duy trì, phát triển. Do nguồn gốc của Hát Xoan gắn với những câu chuyện truyền thuyết của thời đại Vua Hùng; các làng Xoan gốc đều là những ngôi làng cổ nằm trên địa bàn trung tâm nước Văn Lang như: Kim Đái, Phù Đức, Thét (xã Kim Đức), An Thái (xã Phượng Lâu), thành phố Việt Trì, nên Hát Xoan còn bảo lưu được nhiều yếu tố cổ thuộc tầng sâu của Văn hóa dân gian thời đại bình minh lịch sử dựng nước của dân tộc ta.
Với những giá trị nổi bật toàn cầu, ngày 24/11/2011, tại Hội nghị lần thứ 6 của Ủy ban liên Chính phủ về Bảo tồn Di sản văn hóa phi vật thể của UNESCO tổ chức tại Bali - Indonesia, Hồ sơ Hát Xoan - Phú Thọ của Việt Nam đã được công nhận là Di sản văn hóa phi vật thể cần bảo vệ khẩn cấp của nhân loại.
Ngày 8/12/2017, tại Hội nghị lần thứ 12, Ủy ban liên Chính phủ về Bảo vệ di sản văn hóa phi vật thể của UNESCO đã chính thức đưa Hát Xoan Phú Thọ ra khỏi tình trạng bảo vệ khẩn cấp và trở thành Di sản văn hóa phi vật thể đại diện của nhân loại. Đây là trường hợp đầu tiên và duy nhất trong lịch sử của UNESCO. Sự kiện này đã đánh dấu thành công bước đầu của tỉnh Phú Thọ và của cộng đồng đã nỗ lực, quyết tâm thực hiện cam kết bảo vệ di sản Hát Xoan trong tình trạng cần bảo vệ khẩn cấp suốt 6 năm qua.
Trải qua tiến trình phát triển của lịch sử, từ thời đại các Vua Hùng dựng nước Văn Lang; 1.000 năm Bắc thuộc; thời đại phong kiến Việt Nam tự chủ; chế độ phong kiến suy tàn; thời Pháp thuộc; đế quốc Mỹ xâm lược đến chế độ Việt Nam dân chủ cộng hòa, Hát Xoan vẫn tồn tại và đang hiện diện với nghệ thuật đặc sắc riêng biệt: Hát thờ Vua Hùng, vợ con, tướng lĩnh và các nhân vật tiêu biểu thời đại Hùng Vương; hát trước cửa đình và hát vào mùa xuân; hát lễ và hát đám. Nét đặc sắc hơn cả của Hát Xoan là khi múa có hát và ngược lại khi hát có múa trong âm vang tiếng nhạc cụ chỉ là một chiếc trống da.
Hát Xoan hiện có ở 18 xã của hai tỉnh Phú Thọ và Vĩnh Phúc, trong đó 15 xã, phường thuộc thành phố Việt Trì, các huyện Phù Ninh, Lâm Thao, Tam Nông và Đoan Hùng (tỉnh Phú Thọ) và 3 xã thuộc 3 huyện Lập Thạch, Sông Lô và Vĩnh Tường (tỉnh Vĩnh Phúc). Trên địa bàn tỉnh Phú Thọ, hiện có 4 phường Xoan được thành lập đang hoạt động tại thành phố Việt Trì, đó là phường Xoan An Thái, phường Xoan Thét, phường Xoan Phù Đức và phường Xoan Kim Đái.