御祭神は、伊弉冊尊(いざなみのみこと)、速玉男尊(はやたまをのみこと)、事解男尊(ことさかをのみこと)を祀り、相殿に竈神(かまどのかみ)（火神(ヒヌカン)）、産土大神(うぶすなのおおかみ)、少彦名神(すくなひこなのかみ)（薬祖神）を祀る。
創始年は不詳。しかし遙かな昔から人々は海神の国の神々に日々風雨順和にして豊漁と豊穣に恵まれた平穏な生活を祈っていた。その聖地の一つがこの波の上の崖端であり、拝所として日々の祈りを捧げたのに始まる。いわゆる古くからある沖縄独特のニライカナイ信仰（海の彼方より幸福を持ち来る神々に祈る）である。()

御鎮座伝説には『往昔、南風原に崎山の里主なる者があって、毎日釣りをしていたが、ある日、彼は海浜で不思議な“ものを言う石”を得た。以後、彼はこの石に祈って豊漁を得ることが出来た。この石は、光を放つ霊石で彼は大層大切にしていた。このことを知った諸神がこの霊石を奪わんとしたが里主は逃れて波上山（現在の波上宮御鎮座地で花城(はなぐすく)とも呼んだ）に至った時に御神託があった。即ち、「吾は熊野権現也、この地に社を建てまつれ、然らば国家を鎮護すべし。」と。そこで里主はこのことを王府に奏上し、王府は社殿を建てて篤く祀った。』とある。()

以来、琉球王府直轄事業である中国・南方・朝鮮・大和などとの交易基地であった那覇港の出入船は、その都度、波上宮の鎮座する高い崖と神殿を望み、航海無事を祈願したという。また琉球王府の信仰も深く、王自ら毎年正月には参拝し、琉球八社の制が設けられるとその第一に位せしめ、「当国第一の神社」と尊崇された。１８９０年（明治２３年）官幣小社に列格したが、第二次大戦で被災した。戦後１９５３年（昭和２８年）に本殿と社務所、１９６１年（昭和３６年）には拝殿が再建された。１９７２年（昭和４７年）本土復帰を迎え、沖縄復帰奉告祭が行われ、１９９３年（平成５年）には平成の御造営により社殿再建が竣工、翌年には境内整備が完工した。
２００６年（平成１８年）には、当宮敷地一帯「波上（ナンミン）」は那覇市文化財に指定され、往昔から現在に至っても「なんみんさん」と称され親しまれている。()