L'emissora sorgeix de la fusió entre les freqüències de Radio Alba, adquirida per l'ONCE el 1989, i les freqüències de Cadena Rato que van ser comprades per la mateixa empresa el 1990.
Onda Cero va ser propietat de l'ONCE fins al 1999, quan Telefònica va adquirir la cadena. En associar-la a Antena 3 va crear el grup de comunicació del mateix nom, Grupo Antena 3. Actualment aquest grup, i per tant Onda Cero, cotitza en borsa i el seu propietari majoritari és el Grup Planeta. Telefònica va abandonar el grup per incompatibilitat amb la participació que en aquells moment mantenia a Sogecable.
Onda Cero va ser pionera en l'emissió del seu senyal a través d'Internet i podcasting. Emet també com a canal de ràdio a la televisió digital terrestre pel multiplexor d'Antena 3 al canal 69 amb cobertura nacional i mitjançant la ràdio digital DAB pel múltiplex MF-II.
El seu actual director d'informatius és Julián Cabrera Cruz, substituint a Carlos Alsina, que ha passat a exercir de locutor i presentador del programa La Brújula.
L'any 2017 el programa Mujeres con historia va obtenir el Premi Bones Pràctiques de Comunicació no Sexista, de l'Associació de Dones Periodistes de Catalunya, per un programa radiofònic que visibilitzava les dones a la història.[1] Per contra, l'any següent el programa El Transistor, presentat per José Ramon de la Morena, va obtenir el Premi Males Pràctiques de Comunicació no Sexista que atorga l'Associació de Dones Periodistes de Catalunya, per comentaris masclistes i sexistes a esportistes.[2]