هنری مارتین لیلند، متولد 1843 در ورمونت، ماشین کار ابزار دقیق بود که در صنایع جنگی کار می کرد. در 1890 او به دیترویت رفت و در آنجا با حمایت رابرت فولکونر انگلیسی، شرکتی تاسیس کرد که با تاکید بر دقیق و استاندارد بودن قطعات برای خودروسازان قطعه می ساخت. شرکت لیلند و فولکونر موتور تک سیلندر جدیدی برای رانسو م ای اولدز در اولدزموبیل، طراحی کردند اما او به دلیل هزینه های تحمیلی بازسازی ماشین آلات شرکت برای ساخت این موتور جدید، از آن استقبالی نکرد. لیلند پس از پیوستن به هنری فورد در نقش مشاور، پیشنهاد ترکیب موتور خود با شاسی های این شرکت را داد. به این منظور در 1902 شرکت جدیدی بنا شد که به افتخار بنیانگذار فرانسوی شهر دیترویت در قرن هجدهم، کادیلاک مدل اِی رونمایی شد. چندی نگذشت که ساختار فنی و با کیفیت آن به نشان تجاری کادیلاک تبدیل شد. در 1905 مدل دی با موتور چهار سیلندر و توان 30 اسب بخار به بازار آمد و کادیلاک را به جایگاه سومین خودروساز بزرگ دنیا، پس از اولدزموبیل و فورد، ارتقا داد. در سال 1909، هنری لیلند کادیلاک را به ویلیام دورانت فروخت و بزرگ ترین معامله در تاریخ معاملات بورس دیترویت رقم خورد. کادیلاک نیز به همراه برندهای اولدزموبیل و بیوک، به بخشی از سازمان جنرال موتورز دورانت تبدیل شد. کادیلاک با شعار«استاندارد جهانی»، اولین خودروسازی بود که نصب سیستم استارت خود راه انداز در خودرو را روال کار قرار داد و اولین برندی بود که موتور هشت سیلندر وی شکل را به تولید انبوه رساند.لیلند تا 1917 مدیر عامل کادیلاک باقی ماند اما پس از آن با دورانت اختلاف پیدا کرد و از او جدا شد تا شرکت لیکُلن موتور را تاسیس کند.
کادیلاک بدون لیلند هم به موفقیت های دیگری دست یافت، از آن جمله تولید طیف وسیعی از مدل های جدید با موتور وی8 در بدنه های متنوع بود که توجه عموم را به کادیلاک به عنوان برندی لوکس و با کیفیت جلب کرد. در 1926، کادیلاک خودروهای جدید با قیمت پایین تر و تحت عنوان لاسل تولید و به بازار عرضه کرد. چندی نگذشت که طراحی کادیلاک و لاسل به طراح جوانی به نام هارلی اِرل سپرده شد و این آغاز کار برای کسی بود که در دهه های آینده به یکی از بزرگ ترین طراحان خودروی جهان تبدیل شد.
در ژانویه 1930، کادیلاک از موتور جدید و قابل توجهی رونمایی کرد- موتور 16 سیلندری v شکل با ظرفیت 452 اینچ مکعب (7413 سی سی) که در عین نرمی و انعطاف پذیری بی نظیر خود، توان ترمزی 165 اسب بخار داشت. مدتی بعد در 1930، کادیلاک موتور v12 را هم عرضه کرد و اینگونه طیف بی نظیری از موتورهای v8، v12 و v16 را در اختیار گرفت. در دهه 1930 گران ترین خودروهای کادیلاک با نام فلیت وود (شرکت بدنه سازی در پنسیلوانیا) شناخته می شدند. در 1938، موتور v16 جدیدی با زاویه v باز معرفی شد و چندی بعد در همان سال 60 اسپشال وارد بازار شد. این خودرو ظاهر مدرن و چشمگیری داشت که توسط جوانی به نام بیل میچل طراحی شده بود، میچل بعدها به سمت سرپرست استودیوی طراحان کادیلاک منصوب شد.
خودروسازی در کادیلاک ادامه داشت تا اینکه در 1942 به حالت تعلیق درآمد تا این شرکت بتواند با ساخت تانک، خودروهای نظامی و قطعات موتور هواپیما در تجهیز ارتش سهیم باشد. هرچند تولید خودروهای شهری در 1945 از سر گرفته شد اما تا 1948 تغییر چندانی در ظاهر آن ها اعمال نشد. در همان سال بود که میچل و اِرل کادیلاک های پشت باله ای را طراحی کردند و مد جدیدی به سرعت خودروسازی آمریکا را فرا گرفت.
موج نو در 1959 به اوج خود رسید، یعنی وقتی که کادیلاکی با کشیده ترین باله به بازار آمد. تا آن زمان، خودروسازان آمریکایی به این فکر افتاده بودند تا تسهیلات و وسایل جدیدی برای آسودگی و راحتی بیشتر به ماشین های خود اضافه کنند. امکاناتی مانند سیستم تعلیق هوایی، فرمان و ترمز هیدرولیک، دنده اتوماتیک دکمه ای و تهویه هوا، که کادیلاک در این عرصه هم پیشتاز بود.
کادیلاک های دهه 1960 همچنان ماشین های لوکسی محسوب می شدند هرچند که ظاهرشان دیگر به آن اندازه پر زرق و برق نبود. با اینکه اکثر برندهای جی ام (جنرال موتورز) تشابهات زیادی داشتند اما کادیلاک ظاهر منحصر به فرد خود را حفظ کرد. تا پایان دهه 60 کادیلاک همچنان از موتورهای v8 با ظرفیت 8.2 لیتری استفاده می کرد، ولی او نیز مانند سایر خودروسازان آمریکایی ناچار شد با توجه به قوانین جدید و سختگیرانه مربوط به استاندارد آلایندگی، سایز موتور و توان خروجی آن را کاهش دهد. از سوی دیگر به پیروی از قوانین امنیتی خودرو، ماشین هایش را به سپرهای جاذب انرژی مجهز کرد.
بحران نفت در اواخر دهه 1970 خبر بدی برای کادیلاک و ماشین های لوکس بزرگ و قاتل بنزینیش بود، در نتیجه، کوچک کردن سایز ماشین های بزرگ خود را در دستور کار قرار داد و سیستم مدیریت موتور «وی 8-6» را برای مدل های v8 خود ابداع کرد که می توانست سیلندرهای موتور را برای صرفه جویی در مصرف سوخت ببندد. اما متاسفانه این سیستم مطمئن و موفق نبود و فقط یک سال مورد استفاده قرار گرفت. کادیلاک همچنین خودرویی جمع و جورتر به نام سیماران را عرضه کرد که در واقع فقط از شورلت کاوالیر/ پونتیاک جِی 2000 لوکس تر تر بود. روز به روز خودروهای کادیلاک قدیمی تر و از مد رفته تر به نظر می آمدند به خصوص که با بهترین مدل های خارجی از شرکت هایی مانند مرسدس-بنز، بی ام و، آئودی، جگوار و لکسوس مقایسه می شدند.
رنسانس در کادیلاک در 1998 رخ داد، زمانی که خودروی سایز بزرگ فلیت وود بالاخره از تولید خارج شد و کادیلاک اولین خودروی شاسی بلند خود اسکالید را به بازار فرستاد. عصر جدید کادیلاک با منطق جدیدی آغاز شد: «قدرت هنر و علم» و نتیجه آن طراحی هوشمندانه سدان کامپکت سی تی اس در 2002 بود. خودرویی که در عین زیبایی چشمگیر خود می توانست در کیفیت و عملکرد با مدل های مشابه از برندهای دیگر رقابت کند. در همین سال کادیلاک خودروی مفهومی سِین (صد) را رونمایی کرد که در طراحی ظاهرش از هواپیمای جت اِف-22 رپتور الهام گرفته شده بود.
فروش کادیلاک بی ال اِس 2006 در اروپا، بازار هدف خود، به کندی پیش می رفت اما سدان سایز متوسط اِس تی اِس (2005)، اندازه بزرگ دی تی اِس (2008) و نسل دوم سی تی اِس (2008) همگی خودروهای پرفروشی در آمریکا بودند. کادیلاک ادعا کرد که مدل قدرتی سی تی اِس-وی، سریعترین سدان اسپرت با موتور v8 در دنیا بود و اینگونه بار دیگر، حداقل در این یک مورد، کادیلاک به «استاندارد دنیا» تبدیل شد.