Le projet de la création d’un « parc national », respectivement d’un « parc naturel » a déjà été discuté en 1950, dans le contexte de la construction du barrage.
Après quelques tentatives infructueuses, la première étape importante a été franchie en 1989 avec la création du syndicat communal SYCOPAN.
En tant qu’interlocuteur dans la région, le SYCOPAN a contribué à la mise en place du Parc naturel, au développement de la loi sur les Parcs naturels en 1993, et il a également initié les premiers projets dans la région et donc pour le Parc naturel.
Après une longue phase de mise en place comprenant une « étude préparatoire », une « étude détaillée », des groupes de travail thématiques, des réunions d’information et la publication des bases de planification, le Parc naturel de la Haute-Sûre a officiellement été créé le 6 avril 1999 pour 10 ans en tant que premier parc naturel du Luxembourg. Depuis le milieu des années 90, suite à la rénovation de l’ancienne draperie à Esch-sur-Sûre, le siège officiel de l’administration du parc est : la Maison du Parc naturel.
Un contrat entre l’État et les communes faisant partie du Parc naturel constitue le cadre légal. Ce contrat a été renouvelé pour la dernière fois en 2016 pour 10 ans. L’autorité compétente pour le Parc naturel est le Département de l’Aménagement du Territoire au Ministère de l’Énergie et de l’Aménagement du Territoire.
En 2010, les activités du Parc Naturel de la Haute-Sûre étaient récompensées par le prix EDEN (European Destination of Excellence).
Par suite de la fusion des communes de Heiderscheid, Neunhausen et Esch-sur-Sûre, le Parc Naturel s’étend dès 2012 sur 4 communes. Depuis 2016, la commune de Wiltz est également membre du Parc Naturel.
En 2019, le Parc naturel de la Haute-Sûre fête ses 20 ans.
En janvier 2020, le processus d’admission de la commune de Goesdorf au Parc naturel de la Haute-Sûre a commencé.
