Le Cabinet des Estampes est constitué en 1667, lorsque la Bibliothèque du Roi acquiert 120 000 gravures rassemblées par Michel de Marolles. Dès 1648, Jacques Dupuy, garde de la Bibliothèque royale, avait fait étendre aux estampes l’obligation de dépôt instituée en 1537 pour les livres, mais sous Colbert, la récolte légale n’est que de quelques centaines d’unités.
À partir de 1672 s’effectue le dépôt des estampes de privilège (acte de l’autorité donnant permission d’imprimer et protégeant le droit des auteurs).
En 1720, le Cabinet devient l’un des départements de la Bibliothèque du roi. Ses collections s’accroissent très vite, englobant la considérable collection de portraits de Nicolas Clément, un garde du Cabinet (1712), puis celle de Roger de Gaignières (1716), la collection d’estampes de maîtres du marquis de Béringhen (1731), la collection de topographie et de portraits du fermier général Lallemant de Betz (1753), la collection d’histoire de Pierre Fevret de Fontette (1773). Les confiscations révolutionnaires font entrer les collections chinoises du ministre Bertin et les fonds provenant de diverses congrégations, notamment celui de l’abbaye de Saint-Victor, les estampes réunies par les Jésuites de Cologne, les collections personnelles du Roi, de la Reine, de Monsieur, de Madame Victoire et de nombreux émigrés.
Aux XIXe siècle, les accroissements continuent à un rythme soutenu aussi bien par le dépôt légal que par l’arrivée de très nombreuses collections particulières (collections historiques de Hennin, du baron de Vinck, collections artistiques de Moreau-Nélaton, Atherton Curtis), et au XXe siècle, par l’entrée d’œuvres de contemporains (Duchamp, Robert et Sonia Delaunay, Matisse, Hélion, Baselitz, Sam Francis, Barry Flanagan, Antoni Tàpies…).
À partir de 1851, les photographes commencent à faire spontanément le dépôt de leur production (le dépôt légal de la photographie n’est institué qu’en 1925). Les collections s’enrichissent d’œuvres de photographes de fonds d’ateliers ou d’agences de presse, témoignant de l’histoire de la photographie et de ses pratiques : y figurent Nadar, Le Gray, Disdéri, Cartier-Bresson, Doisneau, Diane Arbus, Mario Giacomelli, Manuel Alvarez-Bravo…
Depuis 1946, le département est installé dans l’hôtel Tubeuf sur le site Richelieu.
Le département des Estampes devient début 1976, le département des Estampes et de la Photographie, voulant souligner ainsi sa double vocation.