Stavba Panamského průplavu začala v r. 1881.
V průběhu stavby stavitelé čelili technickým problémům, sesuvům půdy a tropickým nemocem, které decimovaly pracovní síly. Průplav byl dokončen v roce 1914. Souhrnné náklady činily tehdejších 337 milionů USD. Uvedením průplavu do provozu v létě roku 1914 zkrátilo 77 km průplavu cestu z New Yorku do San Franciska o 13.000 km. Průjezd průplavem trvá 8 až 10 hodin.
Stavba zahrnuje tři výškové stupně plavebních komor 300 x 33 x 12 m. Rozsáhlé zemní práce se musely provést ve 14,8 km dlouhém zářezu Culebra (nyní Gaillard) a dále při prohrábkách koridorů vodní cesty po jezerech a menších přístupových kanálech. Materiál ze zářezu (cca 76 mil. m3) byl použit k výstavbě přehrady Gatún na řece Chagres, tak vzniklo v té době největší člověkem vytvořené jezero na světě. Plavidlo, vplouvající do průplavu u města Colon na atlantické straně, je vyzdviženo o 25,5 m třemi plavebními komorami umístěnými bezprostředně za sebou (stupnice), pojmenovanými Gatún, do stejnojmenného jezera. Následuje 24 km plavby po jezeře a poté 15 km zářezem Gaillard k plavební komoře Pedro Miguel, která proplaví plavidlo o 9,5 m níže. Loď pokračuje přístupovými kanály a jezerem Miraflores, zakončeným dvěma komorami (opět stupnice) s rozdílem hladin 16,5 m níže, na úroveň přístavu Balboa na pacifické straně. Všechny plavební komory jsou zdvojené paralelně, je tak možný současný provoz v obou směrech.
Průplav, kterým od 15. 7. 1914 do dnešního dne proplulo více než 960.000 lodí, již přestává vyhovovat větším moderním plavidlům a očekávané poptávce. Současná maximální kapacita průplavu bude dosažena v roce 2012 a dále by nemohla uspokojit rostoucí poptávku.
V souladu s návrhem inženýrů na přistavění nového panamského průplavu bylo v r. 2006 vypsáno národní referendum, které záměr schválilo. Problémem byl mimo jiné nedostatek vody pro četná proplavení a požadavek zabránit přílišnému mísení mořské vody se sladkou vodou ve vnitrozemí. Stavba započala 3. 9. 2007. Ze záměru, nazývaného „projekt století“, který povede paralelně s původním průplavem, jsou již
hotovy zemní práce. Došlo k rozšíření a prohloubení stávajících plavebních kanálů, zářezu Gaillard a dalších přístupových kanálů včetně nového 6,2 km kanálu/zářezu okolo jezera Miraflores. Dále budou postaveny dvě nové stupnice plavebních komor – jedna na pacifické a druhá na atlantické straně průplavu.
Stupnice sestávají ze tří plavebních komor navazujících za sebou. Každá plavební komora (488 x 55 x 18,3 m), umožňující proplavení lodí o maximální délce 366 m, šířce 49 m a ponoru do 15,2 m a kontejnerových plavidel do 12.500 TEU, bude mít tři nádrže (430 x 70 x 5,5 m) kvůli úsporám vody. Dokončení stavby bylo plánováno na rok 2015. Ale dle zástupce investora, Alberta Zubiety, se předpokládá
dokončení již v roce 2013. Náklady mají dosáhnout 5,25 miliardy USD (asi 100 mld. Kč).
Téměř sto let staré původní a plně funkční plavební komory získají nyní větší prostor pro údržbu. Správce označil jejich výhledový provoz na dobu neomezenou. Předpokládaný nárůst přepravy z 280 milionů tun (starým průplavem) v roce 2005 se odhaduje na 510 milionů tun v roce 2025. Oba průplavy dohromady mohou v budoucnu dosáhnout maximální udržitelné kapacity 600 milionů t ročně.