Основанная в 1998 году актёром Джаредом Лето («Реквием по мечте», «Оружейный барон», «Глава 27», «Александр», «Бойцовский клуб», «Господин Никто») и его старшим братом Шенноном группа первоначально замышлялась как небольшой семейный проект. Позже к ним присоединились гитаристы Солон Бикслер и Кевин Дрэйк, а после их ухода, связанным с проблемами из-за гастролей, в группу пришли Томо Милишевич и Мэтт Уоктер, который, спустя некоторое время, тоже покинул группу, чтобы больше времени проводить с семьёй.
Хотя Джаред Лето — весьма известный голливудский актёр, он предпочитает не использовать свое положение для помощи в продвижении группы. В самом деле, он отказывается играть на площадках, если они использовали его имя для продвижения группы.
23 мая 2001 года 30 Seconds to Mars объявили о своём сотрудничестве с Бобом Эзрином и совместной работой над дебютным альбомом под рабочим названием Welcome to the Universe. Братья Лето сыграли практически на всех инструментах: Джаред — на гитаре, бас-гитаре, синтезаторе и исполнил все вокальные партии; Шеннон — на ударных. В песне «The Mission» на фортепиано сыграл продюсер альбома Боб Эзрин (Bob Ezrin). 30 Seconds to Mars разошёлся тиражом в 100 тысяч экземпляров. Синглами из альбома стали «Capricorn (A Brand New Name)» и «Edge of the Earth», второй из них поднялся до #31 в списках U.S. Mainstream Rock.
В связи с терактами 11 сентября 2001 года в альбом пришлось внести некоторые изменения по сравнению с первоначальной версией. В том числе пришлось изменить обложку альбома. Планировалось выпустить 10000 плакатов, на которых был изображён истребитель, взрывающийся в воздухе, и пилот, благополучно спасающийся. Музыканты согласились с тем, что изображения в данной ситуации неуместны и сказали, что они никогда не рассматривали художественные работы как насильственные изображения. Также из альбома была исключена песня «Revolution», так как её содержание могло быть неправильно истолковано. 29 июля 2002 года 30 Seconds To Mars объявили о новой обложке для альбома. Все фотографии для новой обложки сделал Шеннон Лето.
Второй альбом, выпущенный 30 августа 2005 года, был спродюсирован Джошем Абрахамом. За пять месяцев до официального релиза произошла утечка альбома в интернет, и группа решила включить в него 2 бонус-трека: «Battle of One» (ранее планировавшаяся в качестве заглавного трека альбома) и «Hunter» (кавер-версия песни Бьорк). Для дальнейшего продвижения альбома группа выпустила «золотые билеты» («Golden tickets») в 12 экземплярах, которые предоставляли их владельцам возможность посетить любой концерт 30 Seconds to Mars и побывать за кулисами.
31 августа 2006 года 30 Seconds to Mars получили MTV2 Award за клип «The Kill». Группа была также номинирована в категории «Best Rock Video». Видеоклип на песню «The Kill» основан на фильме Сияние. A Beautiful Lie получил платиновый статус от RIAA в январе 2006. В 2006 году во время MTVu $2 Bill Tour группа заключила контракт с Music Saves Lives, тем самым привлекая внимание людей к важности некоммерческого. В марте 2006 года группа впервые выступила хедлайнерами в рамках Forever Night Never Day Tour, после которого провела в тур Taste of Chaos с такими группами, как The Used, Senses Fail, Saosin, Silverstein, Chiodos, Aiden и Evaline. В октябре 30 Seconds to Mars начали тур «Welcome to the Universe», организованный MTV2 и поддержанный такими группами, как Cobra Starship, Street Drum Corps, Head Automatica. Тур был «экологически безопасным», как сказал в одном из интервью Мэтт Уоктер.
20 ноября на MTV2 прошла премьера «From Yesterday» — первого американского рок-клипа, снятого в Китайской Народной Республике по мотивам фильма «Последний император».
«Я подумал, что съёмки клипа в Китае наилучшим образом позволят реализовать визуальный потенциал этой песни. Глубина их истории, красота культуры и страстность жителей вдохновили рассказ, который навсегда изменил нашу группу» — Джаред Лето.
1 марта 2007 года во время концерта в Эль-Пасо Мэтт Уоктер объявил о своём решении покинуть группу, чтобы больше времени проводить с семьёй. На концертах его заменил Тим Келлехер (Tim Kelleher), бывший басист группы My Darling Murder, однако он не входит в официальный состав группы. Причиной тому, по словам музыкантов, было желание сохранить «трио», а также возможность для Мэтта вернуться в группу.
15 апреля 2007 года 30 Seconds to Mars стали победителями в номинации «Best New Artist» (Лучший новый исполнитель) на фестивале TRL MTV в Италии. 29 апреля — победили в двух номинациях на MЕМ Australia Video Music Awards (Видео года, Best Rock Video). 23 августа 30 Seconds to Mars с песней «The Kill» стали победителями в номинации «Best Single» (Лучший сингл) на церемонии вручения наград Kerrang! Awards, опередив, в числе прочих, AFI и My Chemical Romance. В конце августа 30 Seconds to Mars были номинированы в четырёх категориях на MTV Europe Music Awards 2007 («Rock Out», «Band», «Headliner», «Inter Act»).
6 июня 2008 года 30 Seconds to Mars выступили на Премии Муз-ТВ 2008 в спорткомплексе «Олимпийский».
17 октября 2008 года 30 Seconds to Mars стали победителями в номинации «Mejor Artista Rock Internacional» (Лучшая международная рок-группа) на «Los Premos Awards 2008». 11 ноября группа победила сразу в двух номинациях на «Europe Music Awards 2008» : «Rock Out» и «Video Star».
15 августа 2008 года британский звукозаписывающий лейбл Virgin Records выставил группе иск в размере 30 миллионов долларов, обвинив её в нарушении условий контракта, заключенного ещё в 1999 году. По условиям договора группа должна была записать 3 альбома за время действия контракта, заключенного ещё с Immortal Records, к моменту истечения контракта прекратившему свое существование (в 2004 контракт перешел к Virgin). Джаред Лето опубликовал на MySpace заявление, в котором поспешил заверить фанатов, что 30 STM распадаться не собираются. Лето также заявил: «По законам Калифорнии, где мы живем и работаем, срок действия подобных договоров ограничивается семью годами. Сделано это для того, чтобы защитить музыкантов от несправедливых, связывающих их по рукам и ногам контрактов. После девяти лет работы с EMI мы решили не продлевать сотрудничество. Нас пытаются засудить не за нарушение договора, а за то, что мы воспользовались законным правом разорвать устаревший контракт».
29 апреля 2009 года группа объявила о закрытии дела. Судебный процесс завершился в пользу защиты, решение было выдано на основе дела актрисы Оливии Де Хэвилленд, завершившегося девять лет назад. После этого 30 Seconds to Mars решили заново заключить контракт с EMI (родительским лейблом Virgin). Лето сказал, что группа «решила разногласия с EMI», и решение было принято из-за «готовности и энтузиазма EMI решить наши главные разногласия и возможности возвратиться, чтобы работать с командой, столь переданной и влюбленной в 30 Seconds To Mars».
Конфликт с Virgin заставил музыкантов, по словам Лето, заняться «самоанализом и переоценкой ценностей». 30STM даже предприняли несколько путешествий в пустыню, чтобы «поддержать творческий дух и подхлестнуть воображение». Позже в Сан-Франциско они провели некоторое время в изолированных палатах некоего исследовательского центра. По словам Лето, он провёл взаперти 12 часов в состоянии транса, где написал одну песню.
Работу над новым студийным альбомом Джаред Лето начал 4 июля 2008 года.
Отобрав из 120 написанных участниками группы песен 20, он отправился в студию с коллегами и с продюсером Марком Эллисом, более известным как Flood (NIN, Depeche Mode, Smashing Pumpkins). Новый альбом, This Is War, по словам фронтмена группы, будет отличаться от предыдущего: «Это будет пластинка куда более динамичная и пространственая: настоящая вещь в себе». Релиз альбома намечен на 8 декабря 2009 года.
26 апреля 2009 года 30STM созвали фэн-конвенцию в голливудском клубе Avalon, пригласив к участию около 900 фанатов с разных концов света — из Европы, Южной Африки, Австралии, Бразилии. Под руководством Джареда Лето, выполнявшего функции «мастера церемонии», присутствующие записали партии бэк-вокала и перкуссии (используя подручные средства: картонные коробки и т. д.) для новых песен группы: «Search and Destroy», «Kings and Queens», «Night of the Hunter», «Hurricane», «This is War», «Vox Populi». «Что-то магическое происходит, когда собирается группа людей, совершенно незнакомых, и принимает участие в подобном коллективном мероприятии. Мы затем эту энергию коллективного сознания берём в упряжку и находим ей музыкальное применение», — сказал Лето в интервью журналу Kerrang!
Для оформления релиза музыканты призвали фэнов со всего мира присылать свои фотографии — так, альбом вышел с 2000 разных обложек (на одной из которых, кстати, запечатлена мать Джареда и Шеннона Лето). Диски с одинаковым содержимым, но варьирующимся оформлением были раскиданы в произвольном порядке по магазинам мира.
6 октября на одной из американских радиостанций состоялась премьера первого сингла из альбома, «Kings and Queens».
BioWare объявила, что саундтрек к Dragon Age: Origins включает в себя песню «This Is War», заглавный трек. Трек дебютировал в игре ещё до выхода альбома.
19 февраля 2010 года 30 Seconds To Mars начали всемирный «Into the Wild Tour» в поддержку альбома. Тур, состоящий из нескольких частей: «Into the Wild Tour», «Hurricane Tour» и «Сloser To The Edge Tour».
В рамках «Into the Wild Tour» 14 марта 2010 года 30 Seconds to Mars посетили Санкт-Петербург и дали концерт в Петербургском Спортивно-Концертном Комплексе (СКК). 10 декабря 2010 года в рамках «Hurricane Tour» 30 Seconds to Mars выступили в СК «Олимпийский» в Москве. 13 июля 2011 года в рамках «Сloser To The Edge Tour» 30 Seconds to Mars второй раз посетили Санкт-Петербург и дали концерт на Tuborg GreenFest (Открытый стадион у телебашни). 4 ноября 2011 года в рамках «Сloser To The Edge Tour» 30 Seconds to Mars первый раз посетили Минск и дали концерт во Дворце спорта.
7 декабря в Нью-Йорке группа дала свой трехсотый и последний концерт в рамках всемирного тура Into The Wild, тем самым попала в Книгу рекордов Гиннеса, как группа, давшая самый большой тур, в поддержку одного альбома. После окончания тура 30STM давали выступления в Нью-Йорке ещё неделю. Кроме того свой трехсотый концерт группа транслировала на UStream. Каждый желающий мог приобрести виртуальный билет с паролем, дававшим доступ к онлайн-просмотру последнего концерта группы в рамках тура Into The Wild.
19 марта 2013 года был представлен первый сингл с нового альбома — «Up In The Air». В тот же день на сайте группы были опубликованы треклист и обложка нового — четвёртого студийного альбома, получившего название «Love Lust Faith + Dreams», а также дата его выхода — 21 мая 2013 года. 19 апреля был представлен клип на «Up In The Air». 2 мая был выпущен сингл Conquistador.
3 ноября 2015 года было анонсировано, что группа работает над новой студийной пластинкой. В августе 2016 музыканты сообщили, что присоединились к лейблу Interscope Records и что новый альбом следует ожидать в следующем году. Позже был анонсирован совместный с Muse и PVRIS североамериканский тур, который прошёл с мая по сентябрь 2017 года. 22 августа 2017 вышел первый сингл «Walk on Water» с грядущего пятого студийного альбома. 25 января 2018 года вышел второй сингл «Dangerous Night».
16 марта 2018 года, через 4 дня после начала «Monolith Tour» было объявлено, что Томо Милишевич принял решение приостановить своё участие в туре в связи с «личными проблемами». Оставшиеся концерты тура будут проведены без него. Основные обязанности Милишевича взял на себя Стивен Айелло, отыгравший партии за кулисами. В рамках тура группа вновь посетила Россию, причём на московском концерте на сцену вышел специальный гость - актёр и телеведущий Иван Ургант, который сыграл на гитаре вместе с музыкантами песню «Dangerous Night».
Альбом, получивший название America был выпущен 6 апреля. Спродюсированный Джаредом Лето вместе с Yellow Claw, Zedd, Robopop и другими, America представляет собой резкий сдвиг в стиле от альтернативного рока к электро-поп звучанию. Он позиционируется как концептуальный альбом, используя такие темы, как политика, секс и слава.
11 июня 2018 года Томо Милишевич в своём Твиттере разместил заявление о своём окончательном уходе из группы, не назвав конкретных причин.
