Værftets historie kan opdeles i værftets militærhistorie og dets kulturelle og videnskabelige historie.
Militær
Landet blev købt i henhold til en lov fra Kongressen den 23. juli 1799. Washington Navy Yard blev oprettet den 2. oktober 1799, den dato, hvor ejendommen blev overdraget til flåden. Det er den ældste landbase i den amerikanske flåde. Værftet blev bygget under ledelse af Benjamin Stoddert, den første marineminister, og under tilsyn af værftets første kommandant, kommandør Thomas Tingey, som fungerede i denne egenskab i 29 år.
De oprindelige grænser, der blev fastlagt i 1800 langs 9th og M Street Southeast, er stadig markeret af en hvid mur af mursten, der omkranser gården på nord- og østsiden. Året efter blev der købt yderligere to grunde. Den nordlige mur i gården blev bygget i 1809 sammen med et vagthus, som nu er kendt som Latrobe Gate. Efter Washington Burning of Washington i 1814 anbefalede Tingey, at højden på den østlige mur blev øget til tre meter (3 m) på grund af branden og de efterfølgende plyndringer.
Den sydlige grænse for værftet blev dannet af Anacostia-floden (dengang kaldet "Eastern Branch" af Potomac-floden). Den vestlige side var en ubebygget mose. Landet langs Anacostia blev udvidet med losseplads i årenes løb, efterhånden som det blev nødvendigt at øge værftets størrelse.
Fra de første år blev Washington Navy Yard flådens største skibsbygnings- og skibsudstyrsanlæg med 22 skibe bygget der, lige fra små 21 m lange kanonbåde til den 75 m lange dampfregat USS Minnesota. USS Constitution kom til værftet i 1812 for at blive ombygget og forberedt til kamp.
Under krigen i 1812 var flådeværftet en vigtig støttefacilitet. Det var også med til at forsvare hovedstaden mod briterne. Sømænd på Navy Yard var en del af den hastigt sammensatte amerikanske hær, som ved Bladensburg i Maryland modsatte sig de britiske styrker, der marcherede mod Washington. Navy Yard-sømænd og marinesoldater fra den nærliggende Marine Barracks i Washington, D.C., indgik i den tredje og sidste forsvarslinje i Bladensburg. Sammen kæmpede de hånd mod hånd med huggerter og spyd mod de britiske regulære styrker, inden de blev overmandet. Efterhånden som briterne marcherede ind i Washington, blev det umuligt at holde Yard. Tingey, der så røgen fra det brændende Capitol, gav ordre til at brænde gården ned for at forhindre fjenden i at indtage den. Tingeys eget kvarter (nu kvarter A) og Latrobe Gate blev skånet for flammerne. Begge bygninger er nu opført på det nationale register over historiske steder.
Efter krigen i 1812 genvandt Washington Navy Yard aldrig sin fremtrædende position som skibsbygningsanlæg. Anacostia-floden var for lavvandet til at kunne rumme større skibe, og værftet blev anset for utilgængeligt i forhold til det åbne hav. Dermed skete der et skift til det, der skulle blive værftets karakter i mere end et århundrede: ammunition og teknologi. Værftet havde en af de tidligste dampmaskiner i USA og blev brugt til at fremstille ankre, kæder og dampmaskiner til krigsskibe.
Under den amerikanske borgerkrig blev værftet igen en integreret del af forsvaret af Washington. Kommandant Franklin Buchanan trak sig fra sin stilling for at slutte sig til Konføderationen og overlod værftet til kommandør John A. Dahlgren. Præsident Abraham Lincoln, som havde stor respekt for Dahlgren, var en hyppig gæst. Den berømte jernpude USS Monitor blev repareret på værftet efter sin historiske kamp mod CSS Virginia. De sammensvorne bag mordet på Lincoln blev bragt til værftet efter deres tilfangetagelse. John Wilkes Booths lig blev undersøgt og identificeret på monitoren USS Montauk, der lå på værftet.
Efter krigen fortsatte værftet med at være skueplads for teknologiske fremskridt. I 1886 blev værftet udpeget som produktionscenter for al krigsmateriel i flåden. Kommandør Theodore F. Jewell var inspektør for Naval Gun Factory fra januar 1893 til februar 1896. Våbenproduktionen fortsatte, da værftet fremstillede våben til den store hvide flåde og flåden under Første Verdenskrig. De 14-tommers (360 mm) marinebanekanoner, der blev brugt i Frankrig under Første Verdenskrig, blev fremstillet på værftet.
Under Anden Verdenskrig var værftet den største flådevåbenfabrik i verden. De våben, der blev designet og bygget her, blev brugt i alle de krige, som USA deltog i indtil 1960'erne. Da værftet var på sit højeste, bestod det af 188 bygninger på et areal på 0,5 km² og beskæftigede næsten 25.000 mennesker. Små komponenter til optiske systemer og enorme 16-tommer (410 mm) slagskibskanoner blev alle fremstillet her. I december 1945 blev værftet omdøbt til U.S. Naval Gun Factory. Våbenarbejdet fortsatte i nogle år efter Anden Verdenskrig, indtil det endelig blev udfaset i 1961. Tre år senere, den 1. juli 1964, blev aktiviteten omdøbt til Washington Navy Yard. De forladte fabriksbygninger begyndte at blive omdannet til kontorbrug.
Washington Navy Yard blev optaget i det nationale register over historiske steder i 1973 og blev udpeget som nationalt historisk vartegn den 11. maj 1976.
Det var hovedkvarter for Marine Corps Historical Center. Det blev flyttet i 2006 til Quantico.
Kulturelle og videnskabelige
Mange videnskabelige udviklinger fandt sted på Washington Navy Yard. Robert Fulton arbejdede på sin torpedo med urværk under krigen i 1812. I 1822 byggede Commodore John Rodgers landets første marinebane til eftersyn af store skibe. John A. Dahlgren udviklede sin flaskeformede kanon, som blev hovedhjørnestenen i flådens artilleri før borgerkrigen. I 1898 udviklede David W. Taylor et skibsmodel-testbassin, som flåden og private skibsbyggere brugte til at teste vandets virkning på nye skrogdesigns. Den første skibsbaserede flykatapult blev afprøvet i Anacostia-floden i 1912. En vindtunnel blev færdiggjort på værftet i 1916. De gigantiske tandhjul til Panama-kanalens sluser blev støbt på værftet. Navy Yard-teknikere anvendte deres indsats på medicinske designs til proteser til hænder og forme til kunstige øjne og tænder.
Washington Navy Yard var den ceremonielle indgang til landets hovedstad. I 1860 blev den første japanske diplomatiske mission budt velkommen til USA ved et imponerende optog på værftet. Liget af den ukendte soldat fra første verdenskrig blev modtaget her. Charles A. Lindbergh vendte tilbage til Navy Yard i 1927 efter sin berømte transatlantiske flyvning. I 1939 ?]besøgte den britiske kong George VI, som repræsenterede dominionet Canada,[ værftet under sit ophold i Washington.
I 2004 har flådeværftet en række forskellige aktiviteter. Det er hovedkontor for flådedistriktet i Washington og huser adskillige støtteaktiviteter for flåden og luftfartssektoren. Navy Museum byder besøgende velkommen til flådens kunstsamling. Dens udstillinger af kunst og artefakter fra flåden sporer flådens historie fra revolutionskrigen til i dag. Naval History and Heritage Command har til huse i et kompleks af bygninger, der er kendt som Dudley Knox Center for Naval History. Leutze Park er skueplads for farverige ceremonier.
Destroyeren USS Barry er et museumsskib på Washington Navy Yard og er åben for turister. Barry bruges ofte til ceremonier ved kommandoskift for flådekommandoer i området.
