Besiedlungsspuren in der Gemarkung Audorf reichen zurück bis in die Bronze- und Urnenfelderzeit. Ein Hortfund an römischen Münzen, bajuwarische Reihengräber und Reste einer sehr alten Verkehrsader leiten weiter bis in das Frühmittelalter.

Die schriftlich überlieferte Geschichte beginnt mit der ersten urkundlichen Erwähnung im Jahre 780 als „Urdorf" in einer Schenkungsurkunde an das Kloster Freising. Bis dahin lag die Hauptgrundherrschaft in Händen des Agilolfinger - Herzogs Tassilo III., mit dessen Genehmigung 9 Höfe in Oberaudorf an die Kirche Salzburg übertragen wurden. Durch diese und weitere Schenkungen Edler wurden neben den fränkischen Königen die Hochstifte Salzburg und Freising bedeutende Grundherren. 792 wird dabei auch die bisherige Eigenkirche eines Edlen - eine hölzerne Basilika - geschenkt, die 804 als bischöfliche Kirche erscheint.

930 greift ein Seitenzweig der Aribonen, beherrschend am rechten Innufer, auf Oberaudorf über. Die mächtigen Herren im Mangfallgau (ca. 1100 - 1260), die Grafen von Falkenstein, machten vor den herzoglichen und kirchlichen Besitz in Oberaudorf halt und konnten hier nur weitgehend Lehen erreichen.

Die heutigen Orte Oberaudorf und Niederaudorf waren damals noch unter dem gemeinsamen Namen Auerdorf zusammengefasst. Den bayerischen Herzögen gelang es, die Falkensteiner seit 1244 aus ihren Besitzungen und Herrschaften zu verdrängen und ihre eigene Herrschaft im Inntal auszubauen.

Nach der Zerstörung der Burg Falkenstein 1296 entstanden in Oberaudorf und Kirnstein bald darauf neue Herrschaftsmittelpunkte in den dortigen Burgen. Ersteres wurde sogar vorübergehend Morgengabe der 2. Gattin Kaiser Ludwigs, des Bayern, Margarethe von Holland. Zur gleichen Zeit stieg Oberaudorf aus dem ursprünglichen Verwaltungsamt mit den umliegenden Orten zu einem eigenen Landgericht empor.

Seit dem 16. Jahrhundert wurde dieses Gericht mit der angeschlossenen Herrschaft wiederholt an Adelige verpfändet und verlehnt, so 1556 an Gg. Hundt von Lauterbach, 1645 an Freih. Hans Christoph von Ruepp. Unter dieser Familie wurde Oberaudorf in den beiden Erbfolgenkriegen 1703/05 und 1743 durch Krieg und Brand schwer heimgesucht.

Im Frieden zwischen Österreich und Bayern 1745 zu Füssen wurde ausdrücklich festgesetzt, dass die Auerburg als Grenzfeste gegen Österreich ganz zu zerstören sei. Für Oberaudorf war damit seine erste große Zeit vorbei; es verlor sogar die staatliche Amtsverwaltung.
Die Napoleonische Zeit brachte viele Truppen durch Märsche und Quartierlasten, aber kein Kampfgeschehen für den Ort. Die Mitte des 19. Jahrhunderts bedeutete für Oberaudorf neuen Aufschwung.

1840 erhielt es statt der Eremitenschule beim „Weber an der Wand" ein neues Schulgebäude im Ort, 1848 durch die Aufhebung des Obereigentums und der gutsherrlichen Gerichtsbarkeit umwälzende Neuerungen, seit 1850 als neuentdeckte „Sommerfrische" die ersten Urlaubsgäste, 1857 Anschluss an die neue Bahnlinie Rosenheim - Kufstein. Gleichzeitig begann ein gesteigertes gesellschaftliches und soziales Leben in Vereinen und Organisationen. 1868 wurde das bisherige Vikariat infolge seiner Größe und Bedeutung eigene Pfarrei, von der Kiefersfelden wiederum abgetrennt wurde.

Nach den großen Bränden von 1823 und 1857 war  der Hauptteil des Ortes neu erstanden.
In den beiden Weltkriegen mussten im ersten 124 und im zweiten 269 Angehörige der Pfarrei ihr Leben lassen.  Oberaudorf hatte durch Fliegerangriff noch in den letzten Tagen des Krieges 1945 zu leiden und Opfer aus der Zivilbevölkerung zu beklagen.

Die Bevölkerung der Gemeinden Ober- und Niederaudorf hat sich in einer Volksbefragung am 22.11.1970 für einen Zusammenschluss der Gemeinden ausgesprochen, der nach entsprechender Beschlussfassung der beiden Gemeinderäte am 1. April 1971 erfolgt ist.

Heute ist Oberaudorf ein bedeutender Luftkurort und Wintersportplatz im Bayerischen Inntal.