Si bien se tienen algunos indicios de que ya en la época visigótica pudiera haber cierta práctica polifónica primitiva en la Península Ibérica, tenemos constancia del canto polifónico desde la primera mitad del siglo XI. Esto queda atestiguado por el códice "Barcelona, Archivo de la Corona de Aragón, Ms. 42" procedente del Monasterio de Ripoll. Este manuscrito fue copiado entre los años 1018 y 1046 y contiene varios tratados teóricos musicales como el Música enchiriadis, el Scholia Enchiriadis y el De harmonica Institutione de Hucbaldo. La existencia de éste códice pone de manifiesto, que ya a principios del siglo XI, se enseñaba la doctrina polifónica en un centro tan importante como Ripoll. Este hecho quedará confirmado más tarde por los importantes manuscritos musicales que se han conservado en la península.
Generalmente se distinguen dos etapas en la evolución de la música polifónica durante la Edad Media en Europa: el Ars antiqua y el Ars nova. Esta división está basada en el tratado teórico Ars nova, publicado por Philippe de Vitry en 1322, el cuál refleja una serie de novedades que se habían ido incorporado al canto polifónico en esa época. Se denomina Ars antiqua a toda la música polifónica anterior a este tratado y Aars nova a la que comienza con él y dura hasta finales del siglo XIV o principios del siglo XV.
Ars Antiqua
A finales del siglo XI, tras la desaparición de la Liturgia Hispánica y su substitución por la Liturgia Romana, empiezan a entrar en la Península Ibérica nuevos formularios con el nuevo canto gregoriano que sustituirá al canto hispánico. En éstos nuevos formularios, junto con las piezas litúrgicas monódicas "oficiales", entran también las nuevas técnicas de composición que se estaban desarrollando en ese momento en Occidente, como son los tropos. Estos tropos aparecen en libros tradicionales, como el Gradual o el Antifonario o bien en libros específicos de tropos, como los troparios y prosarios. Inicialmente, esos nuevos tropos consistían en añadir textos adicionales a cantos monódicos ya existentes, en la adición de melismas o bien la adición de texto y música a esos cantos. Con el tiempo, se empezó a añadir a los tropos una nueva voz o a insertar nuevas melodías sobre las ya existentes, dando lugar al nacimiento de las primeras polifonías de la denominada Ars antiqua, con sus formas musicales asociadas: el conductus, el órganum y el motete. Por tanto, los manuscritos con las composiciones musicales más antiguas son siempre de carácter litúrgico o paralitúrgico.
Durante el siglo XII, se desarrollan en la actual Francia, dos escuelas de polifonía importantes:
- la Escuela de San Marcial de Limoges, en la primera mitad del siglo XII. Su centro fue la Abadía de Saint Marcial de Limoges y su influencia se extendió por la región de Aquitania y el norte de España. Uno de los manuscritos en los que se conserva este repertorio, el Londres, British Library Add. 36.881, podría provenir según el musicólogo Higinio Anglés de Cataluña, posiblemente del Monasterio de San Miguel de Cuixá (hoy situado en la Cataluña francesa), muy ligado a los monasterios del sur de Francia.
- la Escuela de Notre Dame de París. Aparece un poco más tarde, hacia 1170 y dura hasta el año 1250 aproximadamente. Se desarrolla en torno a la Catedral de Notre Dame de París y entre sus representantes encontramos a algunos de los primeros compositores conocidos de la Historia de la Música, como son Léonin y Pérotin.
A medio camino entre ambas escuelas, encontramos en España una de las fuentes musicales más importantes de este periodo: el Codex Calixtinus. Se conserva en la Catedral de Santiago de Compostela e incluye, aparte de numerosos cantos monódicos, 21 composiciones polifónicas que se integran en la liturgia del apóstol Santiago. Las obras musicales del códice fueron compuestas probablemente hacia la mitad del siglo XII o un poco después.
La Escuela de Notre Dame está representada en España por una de sus cuatro fuentes musicales más importantes: el Codex de Madrid, también denominado Codex de Toledo. Está depositado en Madrid, en la Biblioteca Nacional y hasta finales del siglo XIX estuvo guardado en la Catedral de Toledo. No se sabe con certeza su lugar de procedencia, pero se sabe que fue copiado con toda probabilidad en la península.
Un poco posterior es el Codex Las Huelgas, copiado a principios del siglo XIV en el Monasterio de Santa María la Real de Las Huelgas, conservándose hoy en día todavía en dicho monasterio. El manuscrito contiene composiciones compuestas desde el siglo XII hasta el XIV, algunas de las cuales pertenecientes a la Escuela de Notre Dame. Es un tropario-prosario y sus cantos pertenecen al Gradual, y no al Antifonario, es decir, se interpretaban en la Misa y no en el Oficio divino. Es uno de los manuscritos europeos más importantes de la época y una de las fuentes más importantes para conocer la práctica del canto polifónico en España.
Aparte de estos importantísimos códices, existen varios fragmentos o manuscritos que incluyen unas pocas obras polifónicas, aproximadamente unos diez en Castilla y unos catorce en Cataluña, destacando entre todos ellos el Barcelona, Orfeó Català, Ms 1, procedente de la Cartuja de Scala Dei, con 13 piezas polifónicas. (Ver: Fuentes de ars antiqua en España).
Ars Nova
Se tienen indicios de que la actividad musical en la Península Ibérica durante el siglo XIV, es decir, la etapa correspondiente al Ars nova, fue bastante intensa. Sin embargo, nos han llegado muy pocas fuentes musicales que lo atestigüen.
Posiblemente la primera obra que se conoce de este periodo en España sea un Credo que se halla en el Codex Las Huelgas. Sin embargo, el principal códice que se ha conservado de este periodo es el Llibre Vermell de Montserrat, llamado así por el color rojo de su encuadernación. Como su nombre sugiere, proviene del Monasterio de Montserrat. De sus diez composiciones, cinco son polifónicas. Contiene varios cantos de temática religiosa destinados a los peregrinos que acudían al monasterio, pero no son parte de la liturgia propiamente dicha. De hecho, es el único códice de origen ibérico con cantos polifónicos no destinados al culto durante toda la Edad Media (incluyendo tanto el Ars antiqua como el Ars nova). Además, incluye la primera obra polifónica conocida en España en lengua vernácula: la canción a dos voces Imperayritz de la ciutat joyosa, en catalán.
Aparte del Vermell, existen unos pocos fragmentos o códices de origen castellano y aproximadamente unos doce que provienen de Cataluña. De esta última también procede el manuscrito Barcelona, Biblioteca de Catalunya 971 conocido sobre todo por contener la Misa de Barcelona. Esta misa constituye uno de los primeros ciclos polifónicos completos del Ordinario de la misa que ha sobrevivido. (Ver: Fuentes de ars nova en España).
Cataluña presenta una actividad musical importante en este periodo, tanto en las catedrales como sobre todo en la capilla real de la corte aragonesa, donde acudían músicos de origen francés e italiano. Muchas de las obras presentes en los códices catalanes pertenecen al repertorio de Aviñón y se encuentran también en otras fuentes de Francia e Italia, siendo algunas de las obras de compositores conocidos como Johannes Graneti, Sortis, De Peiso, Tailhandier, etc.
A diferencia de otras zonas como Francia o Italia, no se cuenta con composiciones polifónicas de tema profano o en lengua vernácula (salvo la excepción ya citada). Sin embargo, la ausencia de fuentes que se hallan conservado no implica que estas composiciones no existieran, al menos en los centros culturales más importantes. Sin su existencia, sería difícil de explicar las numerosas canciones cortesanas polifónicas que aparecen en los cancioneros hispanos del comienzo del Renacimiento.