Advanced Micro Devices была официально зарегистрирована Джерри Сандерсом вместе с семью его коллегами из Fairchild Semiconductor 1 мая 1969 года. Сандерс, инженер-электрик, который был директором по маркетингу в Fairchild, как и многие руководители разочаровался в компании. Он решил уйти, чтобы основать собственную полупроводниковую компанию, идя по стопам Роберта Нойса (разработчика первой кремниевой интегральной схемы в Fairchild ) и Гордона Мура, которые вместе основали полупроводниковую компанию Intel в 1968 г. Стартовый капитал составлял $100 000. Компания начала свою деятельность как производитель логических интегральных микросхем.

В 1970 году AMD выпустила свой первый собственный продукт, логический счетчик Am2501, который имел большой успех.

4 июля 2006 года объявлено о поглощении ATI Technologies за $5,4 млрд, сделка завершена 24 октября 2006 года В начале 2012 года за $334 млн AMD купила компанию SeaMicro — производителя ультракомпактных и энергоэффективных серверов со сверхплотным размещением многопроцессорных конфигураций, которому принадлежала интеллектуальная собственность на сетевую архитектуру межпроцессорных соединений Freedom Fabric. 27 октября 2020 года корпорация AMD объявила о слиянии с компанией Xilinx — крупнейшим производителем программируемых логических интегральных схем (ПЛИС). Сумма этой сделки предположительно составит $35 млрд, в итоге которой появится объединённая компания, 74 % которой будет принадлежать AMD, тогда как акционеры Xilinx будут владеть оставшейся 26-процентной долей. Руководить объединённой компанией будет глава AMD Лиза Су. При этом состав совета директоров компании пополнится представителями Xilinx, а действующий руководитель этой компании перейдёт на пост президента AMD, отвечающего за профильный бизнес. 14 февраля 2022 года корпорация AMD завершила слияния с компанией Xilinx и его предполагаемая цена составила за $50 млрд.