Η στοά πήρε το όνομά της από τον Βασιλιά της Περγάμου τον Άτταλο τον Β΄, επειδή αποτελεί χορηγία του ίδιου στην τότε Πόλη-Κράτος Αθήνα. Η οικοδόμηση της στοάς ξεκίνησε το 159 και ολοκληρώθηκε το 138 π.Χ.. Εκείνη την εποχή ήταν το μεγαλύτερο σε μήκος αυτοτελές, στεγασμένο κτίριο. Είχε συνολικό μήκος 120 μέτρα, δύο ορόφους και κάθε αίθουσά του ήταν τετραγωνική με μήκος πλευράς 4,80 μέτρα.
Το κτίσμα ήταν φτιαγμένο από πωρόλιθο, ενώ οι παραστάδες των θυρών, τα κατώφλια, οι κίονες και οι ορθοστάτες των τοίχων ήταν από λευκό πεντελικό μάρμαρο. Χρησιμοποιήθηκε ως εμπορικός χώρος. Στους χώρους του συστεγάζονταν 21 καταστήματα και πολλά εργαστήρια διάφορων ειδικοτήτων.
Το 267 μ.Χ. η στοά καταστράφηκε από την επιδρομή των Ερούλων και αργότερα, έρημη πλέον, αποτέλεσε τμήμα του Υστερορωμαϊκού Τείχους.
Η Στοά Αττάλου επανέκτησε την αίγλη της με την αναστήλωση που πραγματοποιήθηκε τη δεκαετία του 1950 από την Αμερικάνικη Αρχαιολογική Σχολή. Για να λειτουργήσει πλέον ως Μουσείο της Αρχαίας Αγοράς.
