Période précoloniale et Kamerun allemand (jusqu'en 1916). Avant l'arrivée des Européens, le territoire de l'actuel Cameroun abritait des dizaines de groupes ethniques et de royaumes traditionnels — Bamoun, Bamiléké, Peuls et autres — chacun avec ses propres symboles dynastiques. En 1884, l'Empire allemand proclame le protectorat du Kamerun après la signature d'un traité avec les chefs locaux à Douala. Le drapeau impérial allemand — un tricolore horizontal noir-blanc-rouge — flotte alors sur ces terres. Aucun drapeau colonial spécifique à l'héraldique camerounaise n'a été officiellement adopté, bien qu'un projet représentant un éléphant ait été élaboré en 1914 ; il n'est jamais entré en vigueur en raison du déclenchement de la Première Guerre mondiale.
Mandats français et britannique (1916–1960). Après la défaite de l'Allemagne lors de la Première Guerre mondiale, le Cameroun est divisé en 1916 entre la France et la Grande-Bretagne. Sous mandat de la Société des Nations, puis sous tutelle de l'ONU, environ 80 % du territoire passe sous administration française (Cameroun français), tandis que le reste est administré par les Britanniques sous les noms de Cameroun septentrional et Cameroun méridional, rattachés à la colonie voisine du Nigeria. Durant cette période, le drapeau tricolore français flotte sur la zone française, tandis que l'Union Jack et les drapeaux de l'administration coloniale nigériane sont arborés sur les zones britanniques.
Autonomie et premier drapeau national (1957). Le 29 octobre 1957, le Cameroun français obtient son autonomie interne et adopte son premier drapeau national : un tricolore vertical vert, rouge et jaune, sans aucun autre symbole. Le dessin est proposé par le premier Premier ministre, André-Marie Mbida, en collaboration avec l'Assemblée. Le choix des couleurs panafricaines constitue alors une déclaration politique, alignant la jeune nation sur le grand mouvement de libération africain.
Indépendance de la République du Cameroun (1960). Le 1er janvier 1960, le Cameroun français accède à l'indépendance sous le nom de République du Cameroun, avec à sa tête le président Ahmadou Ahidjo. Le drapeau de 1957 est conservé sans modification. Il s'agit de l'un des rares cas dans l'histoire africaine où un drapeau adopté durant la période d'autonomie est passé tel quel au statut de drapeau d'un État indépendant.

République fédérale du Cameroun (1961–1975). Le 1er octobre 1961, à la suite d'un référendum organisé au Cameroun méridional britannique, ce territoire rejoint la République du Cameroun pour former la République fédérale du Cameroun. Le Cameroun septentrional choisit, quant à lui, de s'unir au Nigeria. Deux étoiles jaunes à cinq branches sont alors ajoutées dans le coin supérieur de la bande verte, représentant les deux États de la fédération : le Cameroun oriental (ancien territoire français) et le Cameroun occidental (ancien Cameroun méridional britannique). Ce fut la seule période de l'histoire du pays où le drapeau comporta plus d'un symbole.
République Unie et drapeau actuel (1975). Le 20 mai 1972, le président Ahidjo organise un référendum qui abolit la structure fédérale et transforme le pays en un État unitaire, la République Unie du Cameroun. Le 20 mai 1975, le nouveau drapeau est officiellement adopté : les deux étoiles de la bande verte sont remplacées par une unique grande étoile au centre de la bande rouge, symbolisant depuis lors l'unité nationale. La disposition tricolore de base reste inchangée. En 1984, le président Paul Biya rebaptise le pays simplement « République du Cameroun », mais le drapeau demeure identique.
Aujourd'hui. Le drapeau du Cameroun n'a pas changé depuis 1975. Le 20 mai — date de la proclamation de l'État unitaire — est devenu une fête nationale durant laquelle le drapeau joue un rôle central. Ce jour est souvent confondu à tort avec la fête de l'Indépendance, alors que l'indépendance effective a été acquise le 1er janvier 1960.