S myšlenkou vybudování průplavu přišli španělští kolonizátoři. První zkušební plavba proběhla v říjnu 1913. Slavností otevření proběhlo 15.8.1914, kdy parník Ankon přejel z Atlantiku do Pacifiku. Jeho otevření v roce 1914 způsobilo vážný pokles dopravy v chilských přístavech. Do roku 2008 projelo kanálem více než 815 tisíc lodí. Největší lodě, které mohou v dnešní době kanálem proplouvat, se nazývají Panamax. Proplutí trvá asi 6 – 8 h. Americká společnost stavebních inženýrů jmenovala Panamský průplav jedním ze sedmi divů moderního světa. Po druhé světové válce se o Panamský průplav vedly spory mezi Panamou a Spojenými Státy. Nakonec ve sporu zvítězila Panama a dodnes je Panamský průplav jedním z hlavních zdrojů příjmů.
Kanál se skládá z umělých jezer, umělých kanálů a tří sad zdymadel. Umělé jezero Alajuela (známé i jako Madden Lake) působí jako rezervoár pro kanál. V roce 1934 se odhadovalo, že maximální kapacita kanálu je asi 80 milionů tun za rok. V roce 2009 ale dosáhla kapacita 299100000 t lodní dopravy. Kvůli zvýšení kapacity bylo provedeno několik úprav, např: prohloubení plavebních kanálů Gatun lake či prohloubení „vchodů“ z Pacifiku a Atlantiku.
Kanál čelí několika „konkurentům“. Zvýšení lodí i mýtného přivedlo kritiky k myšlence, že Suezský průplav je nyní vhodnou alternativou pro náklady z Asie do USA. Tání ledu v arktickém oceánu vede ke spekulaci, že Northwest passage nebo Arctic Bridge by mohly v budoucnu mít využití pro komeční plavby. V roce 2015 byla zahájena stavba kanálu v Nicaragua, kterou má na starosti čínské konsorcium.
Posledních 100 let jsou jmenováni „piloti Panamského průplavu“, např. Ronald Warwick, který kanál projel více než 50krát.