Hoewel de Domschatkamer pas sinds het midden van de 19e eeuw voor het publiek geopend is, bestaat de Keulse kerkschat al zeker sinds de 10e eeuw. Deze bestond aanvankelijk voornamelijk uit liturgisch vaatwerk en gouden en zilveren reliekhouders voor relikwieën. Belangrijke relikwieën, die de kerk al vóór de 12e eeuw in bezit had, waren de zogenaamde bisschopsstaf en de ketens van Sint-Petrus. De voornaamste schat, het beroemde reliekschrijn met de relikwieën van de Drie Koningen, kwam eind 12e eeuw tot stand, nadat de Keulse bisschop Reinald van Dassel deze relieken in 1164 naar Keulen had overbracht. In 1212 werd een zogenaamde goldene Kammer vermeld, waarin deze kostbaarheden werden bewaard. In de middeleeuwen – en later – werden delen van de kerkschat, met name de relieken en reliekhouders, alleen bij bijzondere gelegenheden aan de pelgrims getoond.
In 1867 werd de schat voor het eerst in een museale opstelling gepresenteerd, in een ruimte aan de oostzijde van het noordertransept. Drie jaar later verscheen Franz Bock’s Der Kunst- und Reliquienschatz des Kölner Doms, de eerste wetenschappelijke beschrijving van de kerkschat. In 2000 verhuisde de schatkamer naar de huidige locatie, vlak bij de oude.
In de oude domschatkamer werd tweemaal ingebroken, in 1975 en 1996. De eerste keer werden waardevolle kruizen en monstransen buitgemaakt, maar de dieven konden met behulp van een privédetective worden ingerekend. Wel was toen al een deel van de buit, onder andere een gouden monstrans uit 1657, omgesmolten. De met talrijke edelstenen bezette monstrans werd van 1978 tot 1987 door de goudsmid Peter Bolg gereconstrueerd. In 1996 werd een kostbaar processiekruis ontvreemd, dat echter na bemiddeling werd teruggegeven.















