A história do Circuito de Barcelona-Catalunya começou no final dos anos 1980. A cidade sediava corridas de F1 no circuito de rua de Montjuïc, até que em 1975, um acidente durante a prova terminou com a morte de alguns espectadores. Montjuïc já era considerado perigoso e o acidente era o que faltava para a F1 retirar o circuito do calendário.
As corridas passaram a ser realizadas no circuito de Jerez de la Frontera, cidade ao sul da Espanha, mais de 1.000 km de distância de Barcelona, mas o governo da cidade queria trazer o glamour da F1 de volta para as terras catalãs e se aproveitou das obras para as Olimpíadas de 1992, para incluir a construção do circuito nos planos. O local escolhido ficava um pouco afastado da cidade, perto da cidade de Montmeló e em 1989, a construção do novo circuito começou. Depois de dois anos em obras, o circuito finalmente foi inaugurado, no dia 10 de setembro de 1991, recebendo uma etapa do campeonato espanhol de Touring Car, com Luís Pérez-Sala, que correu na F1 em 1988 e 1989, saindo como vencedor.
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Duas semanas depois, foi a vez da F1 correr no novo circuito, com direito a uma corrida emocionante. Senna chegava em Barcelona com uma boa vantagem sobre Nigel Mansell no campeonato, mas a disputa do título ainda estava acesa. Para que Senna conquistasse seu terceiro título com antecedência, Mansell não poderia vencer a prova. Apesar de ter se machucado numa partida de futebol beneficente, Mansell conseguiu largar em segundo, à frente do piloto da McLaren. Depois de cair para o quarto lugar, Mansell começou a se recuperar e na disputa pelo segundo lugar, passou toda a reta lado a lado com Senna, levando a melhor no final. Depois de se aproveitar de erros na estratégia da McLaren, Mansell cruzou a linha de chegada para vencer a corrida, adiando o título do brasileiro para a próxima corrida.
Confira o vídeo da disputa entre Senna em Mansell em 1991
No ano seguinte, foi a vez da MotoGP estrear na pista. E a inauguração veio junto com as Olimpíadas, disputadas na cidade em 1992. O circuito acabou servindo de ponto de largada e chegada para a prova de 100 km de ciclismo contrarrelógio.
Em 1994, vieram as primeiras mudanças, impulsionadas pelas mortes de Senna e Ratzenberger, já que com os acidentes, todas as pistas tiveram sua segurança reforçada. Em Barcelona, a reclamação dos pilotos era com a falta de área de escape da curva Nissan e uma chicane improvisada foi construída para a corrida de 1994. Para a etapa do ano seguinte, a chicane e a curva foram retiradas.
O circuito passaria por mais modificações em 2004, depois que pilotos de diversas categorias reclamaram da falta de pontos de ultrapassagem da pista, com a curva La Caixa sendo alterada para ficar mais fechada. Em 2007, mais uma mudança foi feita, já que era praticamente impossível se manter colado ao adversário ao chegar na reta principal. Foi criada uma chicane na penúltima curva para tentar criar um ponto de ultrapassagem. No final, a chicane serviu para desacelerar os carros e permitir essa aproximação.
Apesar dessas alterações feitas para a F1, a MotoGP continuou usando a pista construída para a categoria, sem fazer alterações durante os anos. A situação começou a mudar com o crescente aumento da velocidade das motos. Não tardou muito para que um acidente mais sério acontecesse. Em 2016, Luis Salom treinava para a corrida da Moto2, quando perdeu o controle da moto e bateu na curva 12. Salom morreria em decorrências das lesões do acidente e as corridas de motociclismo passaram a usar o circuito da F1, buscando diminuir a velocidade, com apenas uma chicane sendo adicionada, a pedido da FIM.
Na F1, o acidente mais grave aconteceu em 2008, quando Heikki Kovalainen teve uma falha na roda e perdeu o controle de sua McLaren. O piloto finlandês ainda conseguiu diminuir a velocidade para 130 km/h, mas se chocou com a barreira de proteção com um impacto de 27G, deixando seu carro enterrado entre os pneus. Apesar do carro destruído, o piloto escapou ileso.
Em 2021, o circuito passou por uma nova reforma. A curva La Caixa voltou a ter o formato mais arredondado, parecido com o desenho da curva no traçado inaugurado em 1991. O asfalto do paddock foi todo reconstruído, com um novo sistema de drenagem. Na parte da segurança, a curva 4 ganhou uma área de escape maior e todas as barreiras de pneus receberam uma proteção nova. As grades do pit lane também foram todas substituídas.
Tendo um misto de curvas de alta e baixa, além de longas retas, o circuito da Catalunha passou a ser o local escolhido para os treinos de pré-temporada. Outro fator que foi favorável ao circuito foi o clima na cidade catalã, bem mais ameno do que em outros países da Europa. Uma das diferenças do circuito em relação aos demais vem de uma ideia copiada do circuito de Indianápolis, nos Estados Unidos. No final da reta principal, uma torre informa aos espectadores a ordem dos 10 primeiros colocados e o número de volta restantes.
Com relação aos vencedores, Michael Schumacher e Lewis Hamilton estão empatados com seis vitórias. Já entre seis pilotos espanhóis que já correram no circuito da Catalunya, Fernando Alonso é o único que já venceu, tornando-se em 2006, o primeiro piloto espanhol a vencer em casa. O bicampeão já subiu no pódio 7 vezes em Barcelona durante sua carreira e venceu também a corrida em 2013.
Em 2023, além de Alonso, Carlos Sainz Jr. representará a Espanha no grid, buscando superar o 4º lugar, sua melhor colocação até o momento, conquistado em 2022.
E a pista também entrou para a história em 2016, quando Max Verstappen quebrou o recorde que pertencia a Sebastian Vettel e se tornou o piloto mais jovem a vencer uma corrida de F1, com 18 anos, 7 meses e 16 dias.
Entre os brasileiros, Felipe Massa foi o único a vencer no circuito, fazendo a pole e a volta mais rápida na corrida de 2007. Já Rubens Barrichello é o brasileiro com mais pódios, conquistando 4, seguido de Massa, com 3, e Senna com 1.
Com o contrato com a F1 acabando em 2019, o circuito correu o risco de não receber mais o GP da Espanha. Um acordo garantiu a corrida para 2020, mas o circuito ainda aguardava a negociação para os anos seguintes, já que a entrada de novos circuitos no calendário, como Zandvoort, ameaçavam a continuidade da corrida espanhola. Depois de receber a corrida em 2021, o circuito, que também recebe os treinos de pré-temporada, finalmente conseguiu um contrato mais longo e fica no calendário até 2026.
E para a corrida de 2023, o traçado não passará pela chicane 14 e 15, que antecedem a última curva, finalmente recebendo a homologação da FIA para esse traçado, apesar de ainda manter a certificação para o traçado antigo. A curva 1 também ganhou uma área de escape maior e com modernas barreiras de proteção e a torre com a indicação das posições dos pilotos foi modernizada.
