Về nguồn gốc của loại hình nghệ thuật này: theo Ngô Thì Sĩ trong Việt sử tiêu án thì vào đời vua Lý Thái Tổ có cô Đào Thị hát rất hay, cũng vì mến mộ cô mà người đời gọi người hát là đào nương. Như vậy có nghĩa là Ca Trù đã xuất hiện ít nhất vào thế kỷ thứ X, cách đây hơn 1000 năm. Các nhà nghiên cứu đã thống nhất là loại hình diễn xướng này thịnh hành vào đời nhà Lê khoảng thế kỷ XV, khi Đinh Lễ sáng tạo ra cây đàn Đáy.
Ban đầu Ca Trù vốn là một loại hình nghệ thuật của dân gian, được cung đình tiếp nhận dùng làm trò diễn xướng, gọi là hát cửa quyền, rồi lại trở về với dân gian gọi là hát cửa đình, hát ả đào, hát cô đầu, hát nhà trò, hát nhà tơ.
Về mặt hình thức, lối hát này thường có ít nhất ba người.
– Một nữ ca sĩ (gọi là “đào” hay “ca nương”) hát theo lối nói và gõ phách lấy nhịp.
– Một nam nhạc công gọi là “kép” đệm đàn đáy cho người hát, loại đàn cổ có 3 sợi dây tơ và 10 phím đàn.
– Một người điểm trống chầu thường gọi là “ quan viên”.
Khi biểu diễn thường các đào hát sẽ ngồi trên chiếu ở giữa, kép và quan viên ngồi chếch sang hai bên. Khi bài hát được sáng tác và trình diễn ngay tại chỗ thì gọi là “tức tịch,” nghĩa là “ngay ở chiếu.”
Cũng vì mộ danh Đào Thị có khiếu hát hay nên người đi hát gọi là “ả đào,” chữ “ả” nghĩa là cô, vậy “ả đào” là từ “cô đào.” Những ả đào danh ca dạy con em thành nghề, mỗi khi đi hát đình đám, các đào nương phải trích ra một món tiền để cung dưỡng thầy, gọi là tiền đầu.
Sau này người ta dùng tiếng “cô” thay cho tiếng “ả” cho rõ ràng và tiếng “đầu” thay cho tiếng “đào” để tỏ ý tán tụng là bậc danh ca lão luyện đã dạy nhiều con em thành tài và được tặng nhiều món tiền đầu, nên gọi là “cô đầu.”
Hát “ả đào,” hát “cô đầu” đều là tên gọi cho nghệ thuật Ca Trù. Ngày xưa, hát ở cửa đền có lệ hát thẻ. Thẻ gọi là trù, làm bằng mảnh tre ghi chữ, đánh dấu, dùng để thưởng cho ả đào thay cho tiền mặt. Khi hát, quan viên thị lễ ngồi hai bên, một bên đánh chiêng và một bên đánh trống. Chỗ nào ả đào hát hay, bên trống thưởng một tiếng chát, bên kia đánh một tiếng chiêng rồi thưởng luôn cho một cái trù. Sau buổi hát, đào kép cứ theo trù thưởng mà lĩnh tiền.
Trải qua quá trình hình thành và phát triển ít nhất từ thế kỷ 15 đến nay, được biểu diễn trong không gian văn hóa đa dạng gắn liền với nhiều giai đoạn lịch sử khác nhau của dân tộc. Loại hình nghệ thuật này thể hiện một ý thức về bản sắc văn hóa và sự kế tục trong nghệ thuật biểu diễn được chuyển giao từ thế hệ này sang thế hệ khác. Tuy trải qua nhiều biến động về lịch sử nhưng Ca Trù vẫn có sức sống bởi giá trị nghệ thuật độc đáo của nó mang lại đối với văn hóa Việt Nam. Ngày 1 tháng 10 năm 2009, Ca Trù được UNESCO xác định là di sản phi vật thể cần bảo vệ khẩn cấp cấp thế giới.