История Цукубы уникальна, поскольку это не древний город, выросший естественным путём, а тщательно спланированный проект. Хотя современный город был официально образован 30 ноября 1987 года в результате слияния нескольких посёлков, его концептуальные корни уходят в прошлое. Исторически эта местность, у подножия горы Цукуба, была известна как место паломничества ещё с периода Хэйан (794–1185 гг.). В период Эдо часть этих земель находилась под управлением клана Хосокава.
Ключевым фактором становления города стал правительственный план 1960-х годов по созданию «Научного города». Власти Японии приняли решение перенести множество исследовательских институтов и учебных заведений из перенаселённого Токио, чтобы создать новый национальный центр науки и образования. Географическое положение было выбрано неслучайно: это была относительно незастроенная сельская местность, расположенная недалеко от столицы. Масштабное строительство началось в 1970-х годах, и к 1980-м научный городок уже полноценно функционировал.
Изначально регион имел преимущественно сельскохозяйственную экономику и культурное значение, связанное с религиозными традициями горы Цукуба. С реализацией проекта «Научный город» экономический и культурный ландшафт кардинально изменился. Ранний этап развития города полностью финансировался государством, а его главной особенностью стала высокая концентрация научно-исследовательских центров, университетов и высокотехнологичных компаний. Международная известность пришла к Цукубе после проведения здесь Всемирной выставки Expo '85, которая продемонстрировала технологические достижения и закрепила за городом статус научной столицы.