Lagstiftningen avseende miljö, markanvändning och fastighetsbildning har vuxit fram under lång tid. Miljölagstiftningen tillkom ursprungligen för att komma till rätta med sanitära olägenheter i städerna, säkerställa tillgången till vatten som kraftkälla och råvara, men också som ett svar på ett framväxande intresse för naturen kring förra sekelskiftet. På 1990-talet hade miljölagstiftningen kommit att omfatta många olika lagar. Det var också flera olika domstolar och myndigheter som prövade verksamheter och åtgärder med påverkan på miljön. Vattendomstolarna prövade tillstånd till vattenverksamheter, förvaltningsdomstolarna prövade mål om bland annat hälsoskydd, och Koncessionsnämnden för miljöskydd prövade tillstånd till miljöfarliga verksamheter.
År 1991 beslutade riksdagen att 15 miljölagar skulle samlas i en miljöbalk och den 1 januari 1999 trädde miljöbalken i kraft. I samband med att miljöbalken trädde i kraft inrättades fem regionala miljödomstolar. Dessa var en del av Umeå, Östersund, Nacka, Växjö och Vänersborgs tingsrätter. När miljödomstolarna inrättades ersatte de vattendomstolarna och Koncessionsnämnden för miljöskydd. Även mål som tidigare prövats av förvaltningsrätt flyttades till miljödomstolarna, som en följd av att bland annat hälsoskyddslagen arbetades in i miljöbalken.
En miljödomstols dom eller beslut överklagades till Miljööverdomstolen, en avdelning inom Svea hovrätt.
År 2010 beslutade riksdagen att handläggningen och domstolsprövningen av de mål som handlades av miljödomstol, merparten av de mål enligt plan- och bygglagen som då handlades i förvaltningsrätt och hos regeringen, samt merparten av de mål som handlades hos fastighetsdomstol, skulle föras till nya mark- och miljödomstolar. Ändringen trädde i kraft den 2 maj 2011. Mark- och miljödomstolarna är fortsatt en del av Umeå, Östersund, Nacka, Växjö och Vänersborgs tingsrätter. Som ett led i denna förändring bytte Miljööverdomstolen den 2 maj 2011 namn till Mark- och miljööverdomstolen. Domstolen är fortsatt en avdelning inom Svea hovrätt.
Mark- och miljööverdomstolen har sina lokaler i Gamla auktionsverket i kvarteret Västertorn på Riddarholmen i Stockholm. Gamla auktionsverket har en lång historia. Byggnadens äldsta delar är från 1750. Byggnaden har tidigare använts som bland annat privatbostad, pantlånekontor, auktionskammare och kontor för Kammarkollegiet.