1970年代
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深圳首条公交线路于1975年开通，来往罗湖海关/侨社客运站及东门汽车站（现今1路的前身），全长2.3公里，实行分段收费，全程0.2元，配车2辆，由宝安县深圳镇人民汽车公司营运，主要服务从香港回内地的乘客。
1979年，深圳镇人民汽车公司更名为深圳市公共汽车公司，公交线路增加至两条，共有12辆车，此时深圳除火车站东、西广场设有固定场站外，其他场站均为临时设置，也不设固定的中途站。[3][4]
1980年代
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公交大巴
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1980年，深圳经济特区成立，公交服务开始发展。深圳市公共汽车公司引入深圳第一批售票员，此时车票价格1角。至1982年，深圳共有5条公交车线路：火车站/侨社至水库、火车站/侨社至东门汽车站、东门汽车站至福田路口、北方大厦至南头、东门至沙头角，配车共24辆。此后相应的配套设施也逐渐完善，1983年在福田路口、黄贝岭、水库新建固定公交场站，并新建60个候车亭。此后公交车站也开始获得系统性的站名。
1983年，公交车开始定时定点行驶，各线路从早上6～7时开始发车，至晚上16～19时收班，车次约2小时一班。至1985年，特区内公交线路达20条，并开始编号，编订发车间隔、准点率、配车数、行驶班次及行驶路径，发车间隔大幅压缩，高峰期每2～5分钟一班车，平峰期每5～9分钟一班车。1988年，深圳公交3路开通首个“大站快车”服务，只停靠沿线重要站点，并引进无线电通讯系统以方便调度。
当特区内的公交服务逐渐完善时，特区外及来往特区内外的公交服务也开始发展。1985年，首批“城镇郊县公共汽车”开通，包括特区至溪冲、小梅沙、观澜、平湖及南头至新安的线路，此后宝安县公共汽车公司于1989年开办宝安县城至罗湖、西乡街道、固戍、中和、中医院四条专线。随着道路的修建，城镇郊县公共汽车线路逐渐增加。[3][4]
1988年深圳展开了推普工作，除地铁外，所有公交车粤语报站取消。
公共中小巴
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经济特区成立后，随着市区范围扩大及特区人口的增长，公共交通需求逐渐增大，但普通公交大巴运力不足，线路未能覆盖特区的各个角落。1980年左右，深圳开始出现“营运中小型客车”，此类客车按出租车牌照登记，行经公交大巴不经过的工业区、住宅区、小巷子等，扬手即停，停靠站点不固定，收费便宜，营运模式类似于香港的白牌车（香港小巴的前身），极大地方便了居民的出行，因此很受市民欢迎。至1985年，便有逾1000辆营运中小型客车在深圳行驶，服务范围也延伸到特区外。
1989年，深圳交通部门决定开辟公共中小巴线路，并将线路通过竞投方式承包给深圳市公共汽车公司及西湖企业发展公司营运。同年6月15日，首条公共中小巴线路（1号线，来往东湖客运站及福田客运站）开通，配车13部，至1989年底共有6条线路共64辆车投入运营。此后，通过将营运中小型客车转型为公共中小巴的方式，深圳的公共中小巴服务开始发展，并逐渐成为重要的交通出行方式。[3][4]
1990年代
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1991年5月31日，深圳公交开辟2条夜间服务专线，服务时间21:30至次日凌晨2时。至1992年底，深圳营运公共中小型客车达2157辆，其中特区内公共中小型客车有555辆，线路36条。全市有9条线路开设夜间服务。
1992年11月，深圳公交正式推出10路、203路无人售票线路，为全国第一个实行公交无人售票的城市。
1993年，深圳市公共汽车公司成为独家行使特区内公共汽车专营权的企业。
1996年11月，深圳率先使用IC卡电子钱包刷卡收费管理系统，解决零钞短缺、兑换难题，开创了全国公交行业电子支付的新时代。
2007年前
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公共中小巴退出特区
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自深圳有公共小巴以来，已浮现出一系列运营和管理上的问题来：比如车外破、车内脏，或宰客、甩客、违章、违规经营、过度竞争、服务人员质量不高等问题。凡此也渐渐成为深圳市民投诉的热点。
于2000年，深圳开始力图规范中小巴的运营，首次推出了公共中小巴行业违章末位淘汰制度，51名公共中小巴驾驶员因违章次数过多被吊销营运车辆驾驶准许证。同年11月，政府严禁中小巴超载，一时成为市民讨论的热点问题。
2003年，在这年深圳春运工作总结大会暨道路运输工作会议上，深圳市交通局负责人宣布：从2003年开始，公共中小巴将逐渐从中心城区退出。2005年4月，深圳媒体报道，公共中小巴将以“三个一批 ”（淘汰一批、转移一批、转换一批）的方案实施退出计划。[5]而到了2006年7月1日，深圳中小巴正式于深圳原二线关内停止服务。[6]
2007年后
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公交专营化改革
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自1992年深圳经济特区实行公交专营制度后，特区内的公交线路一直由深圳巴士集团及其子公司经营，但来往特区内外及特区外的公交线路（原先的“城镇郊县公共汽车”）一直实行市场化管理，线路以承包方式交给企业经营。[7]市场化的管理模式引进民营资本参与竞争，促进了公交行业的发展，但也导致了过度竞争和资源浪费，部分偏远地区公交服务不足。此外，由于政府监管不到位，私改线路、私自涨价、超速超载等现象一直未能根除。由于经营企业多，各企业性质、背景、公司利益不同，政府难以统一地实施便民政策，使得推广深圳通、降低票价、提升服务质量等相当困难。[8][9][4]
为提高公交服务质量，2007年9月19日，深圳全市开始实施公交专营化改革，成立东部公交、西部公汽两家专营公司，并开始将深圳市的34家公交经营企业整合为深圳巴士集团、东部公交、西部公汽三家，分别经营关内、龙岗、宝安的公交线路，而其余企业则采取整合进新公司、改行取得出租车经营权或者获得政府补偿后退市。[10][11]同年12月31日，东西两家公交企业接手首批18条公交线路，其中西部公汽接手11条宝安区线路（719、720、721、722、723、725、726、727、728、729、730），东部公交接手7条龙岗区线路（923、926、928、929、933、935、936）。[12]
此后政府要求全市所有公交线路的整合工作需在2010年1月26日前完成。然而，由于部分线路承包关系复杂，政府与原有经营者的谈判进展缓慢，直至2009年仅有60%的线路完成整合。[4]同时在已整合的线路上，由于员工薪资、福利待遇问题而发生多次罢驶事件。[13]尽管媒体报道公交线路整合工作于2010年1月27日凌晨完成，[14]但是到目前为止，天诚运输、金华南、横岗运输等企业的线路仍未整合，部分线路的车辆虽然在整合后贴上了三大专营企业的标志，或是直接由三大专营企业派车，但线路经营权仍未收回，媒体也屡次曝光未整合线路车辆破旧、发车间隔长的问题。[15][16]此外部分公交化客运班线（包括观光线路、机场巴士线路等列在公交站牌上而属客运班线的线路）及城际公交线路未被整合。
三层次公交线网
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2010年代
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2013年8月31日，深圳最长公交线路310-315环线正式拆分为M413、M414、M415三条线路，以提高公交线网运行效率，降低安全隐患。310-315环线原为运发鹏程经营的银湖来往沙井的310路及银湖来往松岗的315路，之后由于场站资源不足，两线合并，此后交由深圳城巴经营，后于2010年转交东部公交经营。该线全长122公里，配车130辆，全程运行需5至6小时。[17]
2016年8月24日，随着深圳巴士集团第三分公司236路的5辆、M459路的4辆非空调普巴正式退役，深圳公交巴士实现全面空调化。[18]
2017年7月，深圳唯一一条J字头线路J1路正式停运，并被拆分为M519（皇岗口岸-海上世界）、M520（大梅沙-福田交通枢纽）两条线路。[19]J1路和J2路原定于2005年5月1日以“捷运巴士”的名义开通，最终由深圳巴士集团运营，最初被用作“快速公交的尝试性线路”。[20]
M206内部（比亚迪K8）
纯电动客车
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2005年11月，深圳巴士集团借来2辆电动公交，并投放在11路进行试运营，这是深圳公交第一次引进纯电动公交进行试运行，但由于综合运营成本太高，两辆纯电动公交试运营数十日后便被退回厂家。[21]
时隔5年，2011年，巴士集团首批共2台比亚迪K9纯电动公交投放至202路试运营，[22]之后西部公汽也投放第一批共10辆K9纯电动公交。[23]于大运会期间，深圳三大公交专营企业共投放253辆纯电动公交。[24]此后除了K9外，五洲龙FDG6113EVG（投放于干线巴士线路）、FDG6751EVG（投放于支线巴士线路）等款式的纯电动公交也开始投放。
但在纯电动公交引进初期，由于资金、场站、技术等问题，车辆大规模置换较为困难。纯电动公交的价格普遍高于普通公交车，经营企业主要通过融资租赁、扩大应标厂商范围、政府补贴等方式降低开支。原有公交场站有八成以上是租赁而来，难以安装固定充电桩，经营企业只能将充电桩安装在固定场站或签订租约较长的地点，安装及经营由其他企业负责，并实行一桩多充、夜间充电等措施，降低建设成本和电费。早期引进的纯电动公交由于技术不成熟、制造工艺不过关等缘故，频频出现故障，巴士集团的五洲龙纯电动公交甚至发生过充导致的火灾事故。[25][26][27][28]后续投放的纯电动公交在技术和质量上有所提升，但仍因起步过快、低频噪音导致晕车等问题而遭诟病。[29]
2012年9月22日，巴士集团在226路集中投放15辆纯电动公交，标志着深圳市纯电动大巴开始较大规模集中运营，此时深圳三大公交专营企业共有纯电动大巴253辆，纯电动中巴26辆。[30]
在接下来数年，三大公交企业投放的新能源公交仍以插电式混合动力客车为主，直至2016年，纯电动公交投放开始进入大规模投放阶段。2016年中旬，深圳巴士集团向四家中标单位采购3573辆纯电动公交，总价达18亿元人民币，其中除比亚迪外，还有首批共967辆南京金龙纯电动客车，投放于客量小的线路；东部公交亦向比亚迪采购3024辆纯电动公交，总价达18.12亿元；西部公汽也向比亚迪采购3700多辆纯电动公交，但之后各车型采购数量有所调整。[31][32]
2016年内，深圳三大公交企业共投放超过10000辆纯电动公交，累计投放约1.5万辆，[33]型号包括比亚迪K8、K7、K6、C9、C8（K7、K6投放于客量小的线路，C9、C8为旅游客车规格）等，以及南京金龙开沃NJL6859BEV9。随着公交车队的纯电动化，原有的柴油公交、混合动力公交、LNG公交逐步退役。
2017年6月8日，深圳巴士集团的最后一辆柴油公交（车牌：粤BJ9606）正式退役，标志着巴士集团旗下车队5698辆公交车实现全面电动化。[26]此时东部公交共有4965辆纯电动公交，全面电动化接近完成，西部公汽则达到80%电动化[34]。直至2021年12月31日西部公汽柴油车全数退役后，深圳三大专营公司公交车辆全面实现电动化。
LNG客车、混合动力客车
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2009年12月17日，深圳市首批15辆LNG公交车投放仪式在侨城北综合车场举行。本次投放仪式后，近期内将有300辆陆续在深圳巴士集团，东、西部公交公司投放运营。侨城北综合车场也成为深圳市首个LNG公交车综合服务维保中心，为今后大规模投放LNG公交车提供综合维保服务。LNG公交车使用天然气作为能源，排放污染物大大降低。[35]