El primer antecedente evidenciable sobre la creación de una organización civil dedicada a la seguridad en el actual Chile, datan del año 1554, cuando el joven Toki, jefe militar mapuche, LefTRaru (Lautaro), organiza a los "Suñchafe" ("Investigador" en mapuchedzungun), quienes, mediante el uso de la inteligencia y la contrainteligencia, tuvieron un rol fundamental en la Guerra de Arauco.
Alrededor de 300 años después, el comandante de la Policía de Santiago, don Manuel Chacón Garay observa la necesidad de que el país debía contar con un cuerpo policial profesional en la investigación de los delitos, quienes debían contar con una preparación superior a la existente, con la finalidad de "ir más allá" y con ello encontrar la verdad en los hechos criminales.
Es así que, en 1864, el comandante Chacón crea la: Sección de Pesquisas de la Policía de Santiago, en cuya entidad se denominó como "Comisionado" al agente, siendo el origen del actual Detective y de la Policía de Investigaciones de Chile (PDI). En la época, el nuevo modelo para enfrentar a los delincuentes llamó la atención en las autoridades judiciales, gubernamentales y municipales, a lo largo y ancho del territorio nacional, por lo cual las distintas ciudades, ubicadas de sur a norte, solicitaron la creación de una unidad policial que contara con Comisionados.
Tal fue la demanda de los profesionales de la investigación, que en el año 1879, el Supremo Gobierno, encomienda la primera misión oficial sobre seguridad nacional, la que consistió en que Comisionados integraran el Servicio Secreto chileno, con la finalidad de gestionar labores de inteligencia y contrainteligencia exterior, en el conflicto que enfrentó a Chile contra Perú y Bolivia en la Guerra del Pacífico, consiguiendo exitosos y vitales resultados para el desarrollo del enfrentamiento bélico
Ya en el año 1900 la policía investigadora crea una técnica novedosa, en la época, para el éxito de las indagaciones, que fue la fotografía de todos los detenidos; gestionando así, la Galería de Delincuentes, para solo seis años después, convertirse, junto con la policía bonaerense, en la primera en el mundo, en utilizar la huellografía. En atención a la evolución del delito y del delincuente, la ahora llamada Sección de Seguridad (ex Sección de Pesquisas), introduce el uso del perro policía en la labor investigativa, asimismo, el visionario subcomisario Luis Leiva crea el documento más importante de la civilidad nacional, que es la Cédula de Identidad.
En el día 19 de junio de 1933, se oficializa la autonomía de la Sección de Seguridad, creándose oficialmente la Dirección General de Investigaciones, Identificación y Pasaportes.
En la década del 40, la policía civil se consolida como la institución líder en la investigación criminalística en el país y con la finalidad de brindar un mejor servicio a la ciudadanía se crean las primeras brigadas especializadas.
En la década del 70, el célebre inspector Juan Seoane Miranda corporizó los primeros carros policiales, que fueron los recordados e imponentes Chevrolet Nova de color negro, que contaban con una baliza de color naranja, las placas policiales en las puertas delanteras y la palabra POLICÍA en el portamaletas.
En los 80 se crean nuevas brigadas especializadas con la finalidad de abarcar la investigación policial en los nuevos delitos que afloraban en la realidad nacional. A comienzos de la década de los 90, se establece que la Escuela de Investigaciones Policiales y la Academia Superior de Estudios Policiales son planteles de educación superior, que otorgan títulos profesionales. En el año 1993 entra en vigor la actual Placa de Servicio, la cual es acuñada en plata y confeccionada en la Casa de Moneda de Santiago.
En el año 1999, en la comuna de Estación Central, se inaugura la actual Escuela de Investigaciones Policiales, la actual escuela formadora de policías más moderna de América Latina.
En el año 2011, muere la primera mujer policía mártir, caída en un enfrentamiento, siendo la inspectora Karim Gallardo Siñiga. En 2019 la PDI crea el Centro Nacional de Ciberseguridad, departamento pionero en abordar temas de la seguridad cibernética a nivel global.
La PDI, es una institución policial, de carácter científico técnico, cuya misión principal es la investigación profesional de los delitos, la seguridad migratoria, la fiscalización de extranjeros en el país, el control migratorio internacional, la contribución en la tranquilidad publica y en los actos atentatorios contra la estabilidad de los organismos fundamentales del Estado de Chile.