O elemento foi identificado em 1913. Em seus estudos sobre a série de decaimento do U-238, Kasimir Fajans e O. H. Göhring encontraram o isótopo de curta duração 234m-Pa, com meia-vida de aproximadamente 1,17 minutos. Deram ao novo elemento o nome de brevium (do latim brevis, “breve”). Em 1918, quando dois grupos de pesquisadores – Otto Hahn e Lise Meitner, na Alemanha, e Frederick Soddy e John Cranston no Reino Unido – decobriram o 231-Pa, o nome foi mudado para protoactinium (que tem origem no grego protos, “primeiro”). Em 1949, foi abreviado para “protactínio”.
Em 1961, no Reino Unido, foram obtidos 125 gramas de protactínio 99,9% puro, processando-se 60 toneladas de minérios de urânio. Esta foi a única fonte de protactínio do mundo por muitos anos seguintes.