Kayıtlı öğrenci sayısı bakımından dünyanın üçüncü büyük üniversitesi olan Anadolu Üniversitesi'nin temeli 1958 yılında kurulan Eskişehir Yüksek İktisat ve Ticaret Okulu'na dayanır. Söz konusu okul bir sene sonra Eskişehir İktisadi ve Ticari İlimler Akademisi (EİTİA) adını almış ve 1982'ye kadar yeni fakülteler ve bölümlerin de açılmasıyla yükseköğretim statüsünde hizmet vermeye devam etmiştir. Bu okul, 20 Temmuz 1982 tarihinde Anadolu Üniversitesi'nin temeli olmuştur.
Bu tarihten önce Eskişehir'de Kimya Mühendisleri Yüksekokulu, Hastaş Yüksekokulu ve Eskişehir Hastaş Eczacılık ve Kimya Mühendisliği Özel Yüksekokulu kurulmuştur (18 Kasım 1968). Bu yüksekokullar, Anayasa Mahkemesi'nin 9 Temmuz 1971 tarihli kararı ve 1472 sayılı kanunla Eskişehir İktisadi ve Ticari İlimler Akademisi'ne devredilmiş ve 2 Haziran 1979 tarihinde Eczacılık Yüksekokulu adını almıştır. 14 Ekim 1979'da Eskişehir İktisadi ve Ticari İlimler Akademisi'ne bağlı Sağlık Bilimleri Fakültesi adı altında fakülteye dönüşmüş, 1982 sonrasında da Anadolu Üniversitesi Eczacılık Fakültesi ismini almıştır. 1970 yılında Eskişehir Devlet Mühendislik ve Mimarlık Akademisi'yle (EDMMA) İnşaat ve Makine Mühendisliği bölümleri kurulmuştur. 1982 sonrasında Eskişehir Devlet Mühendislik ve Mimarlık Akademisi, Eskişehir İktisadi ve Ticari İlimler Akademisi ile Endüstri Bilimleri Fakültesi birleştirilerek Anadolu Üniversitesi'ne bağlanmış ve Mühendislik-Mimarlık Fakültesi adını almıştır. 1971 yılında kurulan Eğitim Enstitüsü, on yıl sonra Eğitim Fakültesi'ne dönüşmüştür. Hacettepe Üniversitesi Senatosu'nun 13 Şubat 1970 tarih ve 670-1 sayılı kararıyla Millî Eğitim Bakanlığı ile Devlet Planlama Teşkilatı'nın görüşü alınmak suretiyle Eskişehir Tıp Fakültesi açılmıştır.
30 Kasım 1973 tarihinde merkezi Eskişehir'de, bünyesinde Fen-Edebiyat Fakültesi ile Tıp Fakültesi bulunan Anadolu Üniversitesi, 1787 sayılı kanunla kurulmuştur. 6 Kasım 1981 tarihli 2547 sayılı Yükseköğretim Kanunu ile de 1787 sayılı Anadolu Üniversitesi Kuruluş Kanunu yürürlükten kaldırılmıştır. 20 Temmuz 1982 tarihinde çıkarılan 41 sayılı Kanun Hükmünde Kararname ile bütün bu yükseköğretim kurumları yeni kurulan Anadolu Üniversitesi'ne bağlanmıştır.
Anadolu Üniversitesi'ne bağlı olan komşu illerdeki yükseköğretim kurumları, 1992'de kurulan Kütahya Dumlupınar Üniversitesi ile Afyon Kocatepe Üniversitesi'nin ve 2007'de kurulan Bilecik Üniversitesi'nin (2012 yılında Bilecik Şeyh Edebali Üniversitesi adını almıştır) çekirdeğini oluşturmuştur.
18 Ağustos 1993 tarihinde 496 sayılı Kanun Hükmünde Kararname ile Meşelik ve Bademlik kampüslerindeki birimler Osmangazi Üniversitesi (2005'te Eskişehir Osmangazi Üniversitesi adını almıştır) adını alarak yeni bir üniversiteye dönüşmüştür. 18 Mayıs 2018 tarih ve 7141 sayılı kanun ile de 2 Eylül Kampüsü'ndeki akademik birimlerin ağırlıkta olduğu, Eskişehir Teknik Üniversitesi olmuştur.
Anadolu Üniversitesi bugün itibariyle örgün ve açıköğretim sistemine kayıtlı 2 milyonun üzerindeki öğrenci sayısıyla Türkiye'nin en büyük ve dünyanın ise üçüncü büyük üniversitesidir. Kuruluşundan bu yana verdiği mezun sayısı 4 milyonu aşmıştır. 2023 yılı itibariyle üniversite bünyesinde üçü açık ve uzaktan öğretim veren on iki fakülte, üç yüksekokul, iki meslek yüksekokulu, bir devlet konservatuvarı, iki enstitü ve otuz araştırma merkezi vardır.
Anadolu Üniversitesi kuruluşundan itibaren Türkiye'de hatta bazı alanlarda dünyada ilklere imza atmıştır. Türkiye'nin ilk ve en büyük açıköğretim fakültesi (bk. Açıköğretim Fakültesi), ilk sivil havacılık yüksekokulu ve uluslararası uçuşlara açık dünyanın ilk üniversite havalimanı (2018 yılında Eskişehir Teknik Üniversitesi'nin bünyesine geçmiştir), özel eğitim alanında ilk akademik birimler (Engelliler Entegre Yüksekokulu, Engelliler Araştırma Enstitüsü, İşitme Engelli Çocuklar Eğitim, Araştırma ve Uygulama Merkezi, Dil ve Konuşma Bozuklukları Merkezi) Anadolu Üniversitesi bünyesinde yer almıştır.
Anadolu Üniversitesi açıköğretim sistemiyle yükseköğretimde fırsat eşitliği sağlayan, dünyanın her tarafında öğrenci ve mezunları bulunan, uluslararası saygınlığa sahip bir üniversitedir. 1980'lerde başlayan Kuzey Kıbrıs Türk Cumhuriyeti ve Batı Avrupa ülkelerindeki eğitim öğretim hizmetlerinin ardından, 2009-2010 eğitim öğretim yılından itibaren Azerbaycan, 2012-2013 eğitim öğretim yılından itibaren Kosova, Makedonya ve Bulgaristan, 2015-2016 eğitim öğretim yılından itibaren Bosna-Hersek ve Arnavutluk, 2016-2017 eğitim öğretim yılından itibaren Kuzey Amerika, 2017-2018 eğitim öğretim yılından itibaren Suudi Arabistan programı ile Arap yarımadası, 2021-2022 eğitim öğretim yılından itibaren ise Orta Asya ve Güney Afrika ülkelerine uzaktan öğretim hizmeti ulaştırmaya başlamıştır.
Türkiye'nin bütün şehirlerinde büroları ve yurt dışında otuz sekiz ülkede elli yedi sınav merkezi bulunan Anadolu Üniversitesi, yurt dışındaki Türkler'in ve soydaşların yükseköğretime erişimlerini sağlamak amacıyla Almanya'nın Köln şehrinde 1986 yılında faaliyete geçen Batı Avrupa Bürosu ile Avrupa'daki öğrencilere (Almanya, Fransa, Hollanda, Belçika, Avusturya, İsviçre, Lüksemburg, İngiltere, İrlanda, Lihtenştayn, Slovenya, İtalya, Macaristan, İsveç, Norveç, Danimarka, Portekiz, Finlandiya, İspanya, İzlanda, Polonya ve Çek Cumhuriyeti'nde yerleşik durumda olan öğrenciler) hizmet verirken; Kuzey Kıbrıs Türk Cumhuriyeti (Lefkoşe, 1982), Azerbaycan (Bakü, 2010), Kosova (Prizren, 2012), Makedonya (Gostivar, 2012) Bulgaristan (Filibe, 2014) ve Amerika Birleşik Devletleri (Maryland, 2016) büroları ile de bu bölgelerdeki öğrencilerine ulaşmaktadır.
Anadolu Üniversitesi, Batı Avrupa ve Balkan ülkelerinde yaşayan Türk vatandaşı, soydaş ve Türkçe bilen herkese yarım bıraktıkları öğrenimlerini tamamlama ve bir üst öğrenime geçme imkânı vermektedir. Uzaktan eğitim tekniklerinin uygulandığı Açıköğretim Ortaokulu ve Açıköğretim Lisesi Batı Avrupa-Balkan programı Millî Eğitim Bakanlığı ile Anadolu Üniversitesi arasında imzalanan protokolle yürütülmektedir.