An der Augsburger Kathedrale Mariae Heimsuchung existierte über Jahrhunderte eine von Geistlichen betriebene Domschule. Unter deren Dach wurden Sängerknaben ausgebildet, die 1439 erstmals urkundlich als mariani erwähnt wurden – in Anspielung an das Marien-Patrozinium des Doms. Die Versorgung der Sängerknaben und des im selben Jahr ebenfalls erwähnten magister capellae war über die Jahrhunderte durch verschiedene Pfründe finanziell abgesichert, beispielsweise die sogenannten „Vierherren“: Mit diesem Begriff bezeichnete man die – traditionell vier – Domvikare, die teilweise direkt in die Dommusik involviert waren. 1561 wurde das Ensemble als „Domkantorei“ bezeichnet und finanziell durch den großzügigen Nachlass eines verstorbenen Domherren deutlich bessergestellt.

Der Chor erlebte danach bedeutende Epochen der Musikgeschichte: Als eine der Blütezeiten wird der Einfluss Gregor Aichingers gesehen, der Schüler von Giovanni Gabrieli in Venedig gewesen war, um 1600 in Augsburg Domvikar wurde und nun auch hier am Dom die venezianische Mehrchörigkeit einführte.

Ende des 18. Jahrhunderts wurde der Chor von Domorganist Johann Michael Demmler geleitet, einem Freund Mozarts und von diesem hochgeschätzten Komponisten. Durch ihn hielt die Wiener Klassik als neueste Mode Einzug in die Domliturgie. Die Kapelle war aber ungeachtet aller Zeitgeschmäcker liturgisch auch immer intensiv dem gregorianischen Choral verpflichtet. So ist die verbindliche Vorschrift des Figuralgesangs, also polyphoner Kompositionen zu bestimmten Anlässen, erst ab der zweiten Hälfte des 16. Jahrhunderts deshalb auffällig, weil diese andernorts im abendländischen Kult längst Standard waren, während wohl in Augsburg bis dahin noch der gregorianische Choral das liturgische „Alltagsgeschäft“ bildete. Und noch 1616 wurde in einer Chorordnung festgehalten, dass nur zu bestimmten gottesdienstlichen Verrichtungen feierliche, mehrstimmige Musik gefordert – das heißt vor allem auch bezahlt – werde, während ansonsten die Rezitation choraliter oder das Orgelspiel ausreichend sei.

Infolge der Säkularisation 1802/1803 gingen viele Pfründestiftungen für die Kirche verloren, so brach auch die Versorgung der Sängerknaben weg. Die Attraktivität der Kapelle ließ nach, der Nachwuchs verebbte langsam und die Lücken mussten anderweitig geschlossen werden. 1848 wurde deshalb die erste Frau in das Ensemble aufgenommen. 1865 musste das Institut der mariani gänzlich aufgelöst werden (die Domschule existierte als kirchliche Grundschule noch bis ins 20. Jahrhundert). Nun etablierte sich ein gemischter Chor, der für gut 100 Jahre die Domliturgie musikalisch allein besorgte und dabei symphonische Kirchenmusik am Dom einführte. Domkapellmeister wie Michael Keller führten die Missa solemnis von Beethoven auf, Karl Kempter mit seiner populären Pastoralmesse, romantische und cäcilianische Komponisten kamen zur Aufführung, darunter Josef Rheinberger, zu dem freundschaftlicher Kontakt bestand. Unter den Kapellmeistern Paul Steichele und Rudolf Brauckmann erklangen auch zeitgenössische Kompositionen des 20. Jahrhunderts, zum Beispiel von Frank Martin und Igor Strawinsky.

Brauckmann war es auch, der in den 1970er Jahren den Musikstudenten Reinhard Kammler ermutigte, die Tradition der Domsingknaben wieder aufzunehmen. Mit Unterstützung von Erzbischof Dr. Josef Stimpfle konnte 1976 die Neugründung erfolgen und der Betrieb zunächst in den provisorischen Räumlichkeiten Springergässchen 10 aufgenommen werden. Kammler wurde 1978 Domorganist und 1995 Domkapellmeister. Spätestens mit dem Umzug in das Haus St. Ambrosius 1986 hatte die Institution wieder ihren sichtbaren Platz im Domviertel eingenommen – in einem ehemaligen Domherrenhaus der Rokokozeit, nur drei Grundstücke neben den Resten der historischen Domschule. Seit 2020 ist Domkapellmeister Stefan Steinemann Gesamtleiter der Domsingknaben.