Né d'une école de chant établie dès 1813 sous l'Empire napoléonien à Bruxelles, puis d'une École Royale de Musique instituée en 1826 par Guillaume Ier des Pays-Bas, le Conservatoire royal de Bruxelles date officiellement de 1832. Dispensant un enseignement de niveau universitaire dans les domaines de la musique et du théâtre, il acquiert ses lettres de noblesse entre autres grâce à l'envergure internationale de directeurs successifs tels que François-Joseph Fétis, François-Auguste Gevaert, Edgar Tinel ou Joseph Jongen.
Destinée à former des élèves pour le théâtre lyrique – alors très en vogue –, l'école de chant établie à Bruxelles dès 1813 offre des classes de chant et de solfège. Connaissant un succès appréciable, elle se développe rapidement par l'ajout de différentes classes d'instruments (dont le piano en 1832) et devient, en 1826 et sous l'impulsion du Gouvernement des Pays-Bas, l'École royale de Musique. Alors que la révolution de 1830 vient interrompre les activités de l'École royale, obligeant les représentants de la Ville de Bruxelles à fermer provisoirement l'établissement en 1831, ses activités reprennent en 1832 sous le nom de "Conservatoire royal de Musique de Bruxelles". La commission de surveillance, désignée pour administrer celui-ci, nomme le musicographe et pédagogue montois François-Joseph Fétis (1833-1871) à la tête de la nouvelle institution. Elève, puis professeur et bibliothécaire du Conservatoire de Paris, il ambitionne de donner à la jeune école belge un rayonnement similaire, notamment par la constitution d'un corps professoral éminent et par le développement d'un orchestre composé de professeurs et d'élèves du Conservatoire, dédié à la découverte et l'interprétation de la musique ancienne.
Son successeur, François-Auguste Gevaert (1871-1908), par son érudition musicologique et ses dons d'organisateur, accroît encore davantage le prestige de l'établissement : de nouveaux cours et des bourses d'études sont institués, le bâtiment actuel construit et un musée des instruments créé. Sous son impulsion, les concerts du Conservatoire, désormais ouverts aux compositeurs internationaux et contemporains, acquièrent un prestige inégalé.
Le troisième directeur, Edgar Tinel (1908-1912), donne un nouvel essor à l'enseignement théorique et crée le cours d'art lyrique, tandis que Léon Du Bois (1912-1925), malgré les années difficiles de la guerre et de l'après-guerre, réussit à maintenir le niveau très élevé des études et à instaurer un cours d'histoire de la musique. Joseph Jongen (1925-1939) achève de conférer aux cours du Conservatoire le caractère que nous leur connaissons aujourd'hui. Son frère Léon Jongen (1939-1949) lui succède, suivi par Marcel Poot (1949-1966).
C'est en 1966 que l'institution est scindée en deux unités linguistiques, ayant chacune à sa tête un directeur, Camille Schmit (1966-1973) pour la partie francophone et Kamiel D'Hooge (1967-1994) pour la partie néerlandophone, suscitant le dédoublement de l'administration ainsi que des cours théoriques et pratiques. Peu après, les deux écoles sont complètement scindées et acquiérent chacune un statut autonome au sein de leur propre entité fédérée.
En 1988, un département jazz est créé.
En 2001, le Conservatoire royal de Bruxelles s'adapte aux standards européeens et délivre des licences dans ses deux domaines, musique et théâtre.
En 2003, Frédéric de Roos devient directeur jusqu'en 2023.
Un an plus tard, conformément à la réforme de Bologne, le Conservatoire royal de Bruxelles délivre des diplômes de Master. Cette formation artistique du plus haut niveau est aussi soutenue par une formation générale de niveau universitaire.
Depuis 2009, le Conservatoire royal de Bruxelles est associé avec La Cambre, école nationale supérieure des arts visuels, et l'INSAS, institut national supérieur des arts du spectacle, au sein d'ARTes, une plateforme de trois écoles supérieures des arts de la Fédération Wallonie-Bruxelles, toutes de retentissement international et sises à Bruxelles et qui, ensemble, proposent un accès aux études dans tous les domaines artistiques organisés.
En 2019, WBE (Wallonie-Bruxelles Enseignement) est fondé et devient le pouvoir organisateur du Conservatoire royal de Bruxelles.
En 2020, le Bachelier en Rythmes et rythmiques ouvre ses portes.
En 2023, Olivia Wahnon de Oliveira est désignée directrice et devient la première femme à la tête de l’institution.