Étant données sa position stratégique sur les principaux axes de circulation et la présence de nombreuses ressources minières, le site d'Ecbatane a certainement été occupé bien avant le début du premier millénaire av. J.-C. Ecbatane devint la capitale de la Médie sous Deiocès, le fondateur de la dynastie Mède au VIII^e siècle av. J.-C.

Après avoir vaincu les Mèdes, Cyrus le Grand en fit sa capitale d'été en 550 av. J.-C.; elle abritait alors le Trésor royal, et était probablement le centre des Archives (la tablette du décret de Cyrus ordonnant la reconstruction du Temple de Jérusalem y a été retrouvée). La ville était protégée par sept enceintes de couleurs différentes, les deux dernières étant, d'après la légende, recouvertes de plaques d'argent et d'or. Darius puis Artaxerxès II y ont fait bâtir des palais splendides, également décorés d'or et d'argent; ils ont été pillés par Alexandre le Grand, qui fit également détruire les murs de la citadelle.

Ecbatane est redevenue capitale d'été sous les Parthes, et probablement sous les Sassanides, bien que ceux-ci n'y aient apparemment rien construit. Depuis la conquête arabe, la ville n'est plus qu'une capitale provinciale. Un des principaux centres du pouvoir à toutes les époques de l'Antiquité, Ecbatane a été systématiquement pillée par tous les conquérants successifs: Alexandre le Grand, les Séleucides, les Parthes, les Sassanides, les Bouyides, les Seljoukides.

Les principales ruines antiques se trouvent dans le tell d'Ecbatane et sur la colline de Moussala, sur laquelle on distingue une forteresse parthe. À la fin du XIX^e siècle, Jacques de Morgan rassembla de nombreuses antiquités issues des différents tells. Les premières fouilles archéologiques sont dues à Charles Fossey en 1913. Au milieu des années 50, le tell d'Ecbatane a été coupé en deux par la construction de l'Avenue d'Ecbatane, ce qui a révélé les murs d'enceinte.

Aujourd'hui, on peut voir sur le site deux principaux endroits qui ont été dégagés: un quartier d'habitations, et une partie de ce qui semble être un palais. Une partie des murs d'enceinte en briques sont également visibles. Un petit musée expose principalement des bases de colonnes, des poteries, des objets funéraires issus d'un cimetière parthe et divers objets retrouvés sur le site. Les principales découvertes, en particulier les tablettes de fondations, sont au musée Iran Bastan à Téhéran.