La cadena surge de la fusión entre las frecuencias de Radio Amanecer adquirida por la ONCE en 1989, y las frecuencias de Cadena Rato que fueron compradas por la misma empresa el 2 de abril de 1990. El 26 de noviembre de 1990, a las siete de la mañana, en la calle de Velázquez, número 54, de Madrid, y con la voz de Ángela Bodega,^[1]​ nacía, ya iniciada la temporada Radial 1990-91, una cadena de emisoras que propugnaba como valores, la pluralidad de opiniones y la ética.^[2]​

Onda Cero fue propiedad de la ONCE hasta 1999, cuando Telefónica adquirió la cadena. Al asociarla a Antena 3 (no confundir con Antena 3 Radio), quedó vinculada al grupo de comunicación del mismo nombre, Grupo Antena 3 (actualmente Atresmedia).

En 2001 creció mucho tras la adquisición de las frecuencias en onda media y frecuencia modulada de Cadena Ibérica y Radio España.

Desde 2002 este grupo, y por tanto Onda Cero, cotiza en bolsa y desde 2003 su propietario mayoritario es el Grupo Planeta. Telefónica abandonó el grupo por incompatibilidad con la participación que por entonces mantenía en Sogecable.

Onda Cero fue pionera en la emisión de su señal a través de Internet y en el podcasting. Emite también como canal de radio en la televisión digital terrestre por el multiplexor MPE4 en el canal variable a cada provincia y mediante la radio digital DAB por el múltiplex MF-II.

Su actual director de informativos es Julián Cabrera Cruz, sustituyendo a Carlos Alsina, que pasó a ejercer de locutor y director del programa matinal "Más de Uno".

La cadena cuenta con profesionales como Carlos Alsina (Más de uno), Rafa Latorre (La Brújula), Julia Otero (Julia en la Onda), Edu García (Radioestadio), Edu Pidal y Rocío Martínez (Radioestadio noche), Jaime Cantizano (Por fin), Elena Gijón en Noticias Mediodía, Bruno Cardeñosa y Silvia Casasola (La Rosa de los Vientos).

El 26 de noviembre de 2020, Onda Cero celebró sus 30 años de historia.

• Dirección de Informativos: Julián Cabrera
• Nacional: Juan de Dios Colmenero, José Ramón Arias, Arantza Martín, Eva Llamazares e Ignacio Jarillo.
• Internacional: Asunción Salvador y Jorge Infer.
• Sociedad: Francisco Paniagua, Mercedes Pascua, Belén Gómez del Pino, Beatriz Ramos y Diana Rodríguez Pretel.
• Economía: Ignacio Rodríguez Burgos, Patricia Gijón, Pedro Pablo González y Caridad García.

• Barcelona: 8A 195.936 MHz
• Madrid: 8A 195.936 MHz

• Red de cobertura estatal: MPE4

• Página oficial de Onda Cero
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