Existen múltiples versiones que explican los orígenes de la hamburguesa. Según algunos, desciende de la hamburguesa de carne picada de Hamburgo del mismo nombre, que se intercalaba entre dos rebanadas de pan brioche y era consumida por los trabajadores alemanes que necesitaban una comida rica y nutritiva. El sándwich de ternera también se servía a bordo de los barcos alemanes HAPAG, que conectaban los puertos de Hamburgo con los de Nueva York. Los continuos desembarcos de alemanes en suelo americano durante el siglo XIX hicieron del plato una comida famosa en Nueva York, donde lo preparaban los vendedores ambulantes.
El rundstück warm de Hamburgo es un sándwich con rosbif o cerdo que parece remontarse al menos al siglo XIX y, según algunos, tiene cierta correlación con la hamburguesa.
Según otras fuentes, Frank y Charles Menches fueron quienes introdujeron el sándwich de hamburguesa en Estados Unidos. Los dos afirmaron haber vendido sándwiches de carne molida en la Feria del Condado de Erie, que se celebró en 1885 en Hamburgo, Nueva York. Según esta teoría, el nombre del sándwich deriva del lugar donde se creó, es decir, Hamburgo, y no de la ciudad de Hamburgo.
Con la llegada de la sociedad de consumo, el bocadillo empezó a servirse en cadenas de restaurantes. El primero en vender hamburguesas a la gran distribución fue White Castle en 1921. McDonald's y Burger King comenzaron a producirlas en 1952 y 1954 respectivamente.