Kolme Teknillisen korkeakoulun opiskelijaa, Niklas Hed, Jarno Väkeväinen ja Kim Dikert, osallistuivat vuonna 2003 mobiilipelien kehityskilpailuun Nokian ja Hewlett-Packardin sponsoroimissa Assembly-demojuhlissa. Voitto King of the Cabbage World -nimisellä mobiilipelillä sai kolmikon perustamaan oman yrityksen, Reluden. King of the Cabbage World myytiin Sumealle ja nimettiin uudelleen Mole Wariksi, josta tuli yksi ensimmäisistä kaupallisista reaaliaikaisista moninpelimobiilipeleistä. Tammikuussa 2005 Relude sai ensimmäisen sijoituskierroksensa bisnesenkeliltä, ja yritys muutti nimensä Rovio Mobileksi, jossa ”rovio” kääntyy suomesta ”pyryksi”.
Vuonna 2009 Mikael Hedistä tuli toimitusjohtaja. Joulukuussa 2009 Rovio julkaisi iPhonelle 52. pelinsä Angry Birds, pulmapelin, jossa lintua heitellään ritsalla sikoja kohti; se nousi Applen App Storen maksullisten sovellusten listan ykköseksi kuuden kuukauden jälkeen ja pysyi listalla kuukausia sen jälkeen.
Maaliskuussa 2011 Rovio keräsi 42 miljoonaa dollaria pääomasijoitusta Accel Partnersilta, Atomicolta ja Felicis Venturesilta. Heinäkuussa 2011 yhtiö muutti nimensä Rovio Entertainmentiksi. Kesäkuussa 2011 yhtiö palkkasi David Maiselin johtamaan Angry Birds -elokuvan tuotantoa. Lokakuussa 2011 Rovio osti helsinkiläisen animaatioyrityksen Kombon. Animaatiostudio hankittiin tuottamaan vuonna 2012 julkaistuja lyhytvideoita. Maaliskuussa 2012 Rovio osti Futuremark Game Studiosin, benchmarking-yhtiö Futuremarkin pelikehitysosaston, julkistamattomalla summalla.
Toukokuussa 2012 Rovio ilmoitti, että sen Angry Birds -pelisarja oli saavuttanut miljardisimman latauksen. Heinäkuussa 2012 Rovio ilmoitti Activisionin kanssa solmitusta jakelukumppanuudesta, jonka tarkoituksena on tuoda kolme ensimmäistä Angry Birds -peliä videopelikonsoleille ja käsikonsoleille Angry Birds Trilogy -nimisenä kokoelmana. Se julkaistiin syyskuussa 2012. Marraskuussa 2012 Rovio julkaisi mobiililaitteille ja PC:lle Angry Birds Star Wars -version suositusta pelistään, joka on lisensoitu Star Warsin alkuperäisestä trilogiasta. Rovio teki jälleen yhteistyötä Activisionin kanssa siirtääkseen pelin videopelikonsoleille ja käsikonsoleille, ja se julkaistiin näille alustoille lokakuussa 2013. Jatko-osa, Star Warsin esiosatrilogiaan perustuva Angry Birds Star Wars II, julkaistiin syyskuussa 2013.
Maaliskuussa 2013 Rovio lanseerasi monialustaisen Toons.TV-kanavansa, joka aloitti Angry Birds Toonsilla. Vuodesta 2013 lähtien Roviosta tuli videopelien julkaisija ja se julkaisee Rovio Stars -ohjelmansa kautta kolmansien osapuolten pelejä. Kanava lopetettiin vuonna 2017.
Tammikuussa 2014 Rovio ilmoitti, että sen Angry Birds -pelisarja oli saavuttanut kahden miljardin latauksen. Lisäksi paljastui, että heidän lippulaivasarjansa Angry Birds ”vuoti tietoja” kolmansille osapuolille, mahdollisesti valvontaviranomaisille, kuten NSA:lle. Kostoksi NSA:n vastaiset hakkerit turmelsivat Rovion verkkosivuston.
Toukokuussa 2014 Rovio perusti uuden julkaisuhaaran, Rovio LVL11:n, julkaisemaan kokeellisia pelejä. Ensimmäinen Rovio LVL11:n alaisuudessa julkaistu peli on Retry ja toinen peli on Selfie Slam. Kesäkuusta 2014 lähtien Rovio pitää itseään viihdeyhtiönä, ei pelkästään peliyhtiönä. Tätä vahvistaa se, että Rovion merchandise- ja lisensointiliiketoiminta muodosti noin puolet Rovion 216 miljoonan dollarin vuosituloista vuonna 2013.
Elokuussa 2014 Rovio ilmoitti, että Mikael Hed luopuu toimitusjohtajan tehtävästä tammikuussa 2015 Pekka Rantalan tilalle. Hed pysyi Rovion hallituksessa ja hänestä tuli Rovio Animationin puheenjohtaja. Joulukuussa 2014 Rovio irtisanoi 110 työntekijää sen jälkeen, kun nettotulos oli puolittunut vuonna 2013, mikä johtui sen uusimmista peleistä Angry Birds Epic ja Go! jotka eivät ole olleet yhtä menestyksekkäitä kuin aiemmat pelit. Tämän jälkeen Rovio sulki Tampereen studionsa ja siirsi toimintansa Espooseen. Vuoden 2014 lopussa Rovio kärsi 73 prosentin tuloksen laskusta ja tienasi vain 10 miljoonaa euroa. Pekka Rantala totesi laskun johtuvan lisensoitujen tuotteiden ja Angry Birdsin sivutuotteiden heikosta myynnistä. Hän totesi myös, että ”yhtiö on tyytymätön lisensointiliiketoimintamme tulokseen”. Elokuussa 2015 Rovio irtisanoi 260 työntekijää maailmanlaajuisesti sen jälkeen, kun Angry Birds -lelujen ja -tavaroiden liikevaihto laski 43 prosenttia vuoden 2014 aikana. Joulukuussa 2015 Rantala ilmoitti luopuvansa toimitusjohtajan tehtävästä, ja hänen seuraajakseen tuli tammikuussa 2016 Rovion entinen lakiasiainjohtaja Kati Levoranta.
16. tammikuuta 2017 Rovio avasi Lontoossa uuden pelistudionsa, joka keskittyy massiivisesti moninpelattaviin verkkopeleihin. 15. helmikuuta 2017 Rovio ilmoitti vähentävänsä ainakin 35 työpaikkaa animaatio-osaston rakenneuudistuksen yhteydessä. Maaliskuussa 2017 Rovion entisen toimitusjohtajan Mikael Hedin perustama Kaiken Entertainment osti Rovion animaatio-osaston. Maaliskuussa 2017 Rovio ilmoitti palanneensa kannattavaksi 201 miljoonan Yhdysvaltain dollarin bruttotuloillaan Angry Birds -elokuvan ja viimeaikaisten videopeliensä menestyksen myötä.
Kesäkuussa 2017 Kaj Hed erosi Rovion puheenjohtajuudesta ja Mika Ihamuotila tuli hänen tilalleen uudeksi puheenjohtajaksi.
5. syyskuuta 2017 Rovio ilmoitti aikovansa siirtyä julkisesti noteeratuksi yritykseksi. Lokakuussa 2017 Rovion osakkeet myytiin NASDAQ Helsingissä, ja yhtiön arvo oli miljardi dollaria.
2. maaliskuuta 2018 Rovio ilmoitti Lontoon studionsa sulkemisesta pettymyksen tuottaneen tuloksen jälkeen.
14. marraskuuta 2018 Rovio ilmoitti nimittäneensä Gameloftin entisen johtajan Alexandre Pelletier-Normandin peliliiketoimintayksikkönsä varatoimitusjohtajaksi. Hän aloitti tehtävässään 2. tammikuuta 2019. 30. marraskuuta 2018 Rovio ilmoitti ostaneensa kokonaan PlayRavenin, joka on tunnettu strategiapelien, kuten Eve, kehittäjä: War of Ascensionista.
3. kesäkuuta 2020 Rovio osti Darkfire Gamesin julkistamattomalla summalla. Tytäryhtiöstä tulee Rovio Copenhagen.
21. joulukuuta 2020 Rovio ilmoitti, että pelien varatoimitusjohtaja Alexandre Pelletier-Normand siirtyy toimitusjohtajaksi. Muutos astui voimaan 1. tammikuuta 2021.