1965, Neil Young y Stephen Stills se conocieron por primera vez en el Fourth Dimension de Thunder Bay, Ontario. Young estaba allí con The Squires, un grupo de Winnipeg que él lideraba desde febrero de 1963, y Stills estaba de gira con The Company, un grupo derivado de los Au Go Go Singers. Aunque los dos no volverían a verse hasta casi un año después, ese encuentro les dejó a ambos con un fuerte deseo de trabajar juntos.

Cuando The Company se disolvió al final de esa gira, Stills se mudó a la Costa Oeste, donde trabajó como músico de estudio y se presentó sin éxito a audiciones para, entre otros, The Monkees. Tras enterarse por el productor discográfico Barry Friedman de que habría trabajo disponible si lograba formar una banda, Stills invitó a Richie Furay, exmiembro de los Au Go Go Singers, y a Ken Koblun, exbajista de los Squires, a unirse a él en California. Ambos aceptaron, aunque Koblun decidió irse al poco tiempo y se unió al grupo 3's a Crowd.

A principios de 1966, en Toronto, Young conoció a Bruce Palmer, un canadiense que tocaba el bajo en un grupo llamado The Mynah Birds. Como necesitaban un guitarrista principal, Palmer invitó a Young a unirse al grupo, y Young aceptó. The Mynah Birds estaban listos para grabar un álbum con Motown Records cuando su cantante, Ricky James Matthews (más tarde conocido como Rick James), fue localizado y arrestado por la Marina de los Estados Unidos por ausentarse sin permiso. Al cancelarse su contrato discográfico, Young y Palmer decidieron dirigirse a Los Ángeles, donde esperaban reunirse con Stills.

Aproximadamente una semana después, desanimados por no haber podido localizar a Stills y listos para partir hacia San Francisco, se quedaron atrapados en un embotellamiento en Sunset Boulevard, en Los Ángeles, cuando Stills, Furay y Friedman, sentados en su camioneta blanca, reconocieron el coche fúnebre Pontiac negro de 1953 de Young, que casualmente pasaba en dirección contraria. Tras un giro en U ilegal de Furay, algunos gritos, gestos con las manos y mucha emoción, los cuatro músicos se dieron cuenta de que compartían la determinación de formar una banda. El baterista Dewey Martin, quien había tocado con el grupo de rock de garaje The Standells y con artistas de música country como Patsy Cline y The Dillards, se unió al grupo menos de una semana después, tras ponerse en contacto con ellos por sugerencia del representante de The Byrds, Jim Dickson.

El grupo, cuyo nombre provenía del costado de una apisonadora fabricada por la Buffalo-Springfield Roller Company que estaba estacionada en la calle frente a la casa de Friedman (donde se alojaban Stills y Furay), debutó el 11 de abril de 1966 en The Troubadour, en Hollywood. Unos días después, comenzaron una breve gira por California como grupo telonero en un espectáculo en el que también participaban The Dillards y The Byrds.

Apenas terminó la gira de The Byrds, Chris Hillman convenció a los dueños del Whisky a Go Go para que le dieran una audición a la banda. Buffalo Springfield se convirtió, en esencia, en la banda residente del Whisky durante siete semanas, del 2 de mayo al 18 de junio de 1966. Esta serie de conciertos consolidó la reputación de la banda por sus emocionantes presentaciones en vivo y atrajo el interés de varias discográficas. También trajo consigo una invitación de Friedman a Dickie Davis, quien había sido encargado de la iluminación de The Byrds, para que se uniera a la administración del grupo. A su vez, Davis buscó consejo del equipo de representantes de Sonny & Cher, Charlie Greene y Brian Stone. Finalmente llegaron a un acuerdo con Ahmet Ertegün, de Atlantic Records, y organizaron que la banda comenzara a grabar en los Gold Star Studios de Hollywood.

Young, Stills y Furay grabaron demos para el álbum, pero Greene y Stone, quienes se habían erigido como productores del álbum, consideraron que la voz de Young era «demasiado extraña» y le asignaron a Furay la voz principal en la mayoría de las canciones de Young.

El primer sencillo de Buffalo Springfield, «Nowadays Clancy Can’t Even Sing», salió a la venta en agosto, pero tuvo poco impacto fuera de Los Ángeles, donde llegó al Top 25. El grupo no quedó satisfecho con algunas de sus primeras grabaciones para el resto del álbum y las reelaboró. De hecho, Young y Stills han sostenido durante mucho tiempo que su propia mezcla en mono era superior a la mezcla en estéreo realizada por Greene y Stone. El álbum, titulado simplemente Buffalo Springfield, fue lanzado originalmente por Atco, una subsidiaria de Atlantic, en mono y en estéreo en diciembre de 1966. En marzo de 1967 salió una versión renovada (ver más abajo), publicada tanto en mono como en estéreo con un orden diferente de las canciones.

En noviembre de 1966, Stills compuso su emblemática canción, «For What It’s Worth», tras presenciar la actuación policial contra la multitud de jóvenes que se había reunido en el Sunset Strip para protestar por el cierre de un club nocturno llamado Pandora’s Box. La canción se interpretó la noche de Acción de Gracias en el Whisky a Go Go, se grabó en los días siguientes y, poco después, se transmitió en Los Ángeles por la estación de radio KHJ. Para marzo de 1967 ya era un éxito entre los diez primeros. Atco aprovechó este impulso para reemplazar la canción «Baby Don’t Scold Me» por «For What It’s Worth» y relanzar el álbum. «For What It’s Worth» vendió más de un millón de copias y recibió un disco de oro.

En enero de 1967, el grupo recibió un anticipo de la discográfica y voló a Nueva York para presentarse en Ondine’s, un club donde también tocaban The Doors. Fue en esa época cuando Palmer fue arrestado por primera vez por posesión de marihuana y deportado de inmediato a Canadá.

La banda alternaba entre sesiones de grabación y presentaciones en vivo en ambas costas. Se utilizaron varios bajistas diferentes, como Mike Barnes y Jim Fielder, de los Mothers of Invention. En una ocasión —una presentación en vivo en el programa de televisión Hollywood Palace— el manager de gira de Springfield, que no tocaba el bajo, sostuvo un bajo de espaldas a la cámara mientras la banda hacía mímica al ritmo de una pista pregrabada. El 17 de febrero de 1967 se grabó una presentación en The Smothers Brothers Comedy Hour, que se transmitió el 26 de febrero.

En estas condiciones, el trabajo en el nuevo álbum, titulado provisionalmente Stampede, fue notablemente tenso. Young y Stills, que siempre habían desconfiado de Greene y Stone, también discutían entre ellos, y cada uno insistía en producir las sesiones de grabación de sus propias composiciones. Furay, quien había cantado y tocado la guitarra en el primer álbum pero no había aportado ninguna canción, también dio un paso al frente e igualó el número de canciones de Young para el segundo álbum del grupo.

Aunque Palmer regresó al grupo a principios de junio, Young ya se había ido y, como resultado, se perdió el célebre Festival Pop de Monterey, en el que la banda se presentó con el exmiembro de Daily Flash y futuro miembro de Rhinoceros, Doug Hastings, en la guitarra, y el invitado David Crosby. Young regresó finalmente el 7 u 8 de octubre en el Third Eye de Redondo Beach, California, y tras despedirse de Greene y Stone (Ertegün convenció al dúo para que liberara a la banda de los acuerdos de producción y gestión), la banda dividió su tiempo entre dar conciertos y dar los toques finales a su segundo álbum, titulado finalmente Buffalo Springfield Again, producido por el propio Ertegün.

Aunque se trata más de una amalgama de trabajos individuales que de un esfuerzo grupal integrado, Buffalo Springfield Again es considerado por muchos críticos y fans como el mejor disco del grupo. Lanzado en noviembre de 1967, incluye «Mr. Soul» (cuya versión que aparece como cara B del «Bluebird» editado tiene un solo de guitarra completamente diferente al de la versión estéreo del LP y aún no se ha publicado en CD), «Rock & Roll Woman», «Bluebird», «Sad Memory» y «Broken Arrow». El grupo apareció interpretando «Bluebird» en un episodio de la serie de televisión Mannix titulado «Warning: Live Blueberries», que se transmitió el 28 de octubre de 1967.

Para muchos fans de Buffalo Springfield, es «Bluebird», una composición de Stephen Stills, la que fue en su momento y sigue siendo el punto más alto de la banda. A diferencia de la versión de estudio —que se va apagando después del interludio instrumental con una interpretación melancólica de la tercera estrofa, acompañada por un banjo—, en las presentaciones en vivo las primeras estrofas de «Bluebird» servían como trampolín para una improvisación prolongada, durante la cual Stills, Young y Furay entrelazaban sus guitarras durante minutos y minutos. Una de esas versiones de «improvisación en vivo», que se publicó oficialmente en el recopilatorio de 1973 Buffalo Springfield, se había convertido en un clásico de la radio FM a finales de los 60 y principios de los 70.

Con críticas muy favorables en todo el país, no solo sobre Buffalo Springfield Again sino también sobre la actuación de la banda como parte de la Quinta Gira Anual de Acción de Gracias de los Beach Boys, las cosas pintaban bien.

Sin embargo, en enero de 1968, la segunda deportación de Palmer por posesión de drogas volvió a poner un palo en la rueda. Esta vez, se contrató al guitarrista e ingeniero de estudio Jim Messina como reemplazo permanente en el bajo. Con Palmer fuera para siempre, Young también comenzó a aparecer cada vez con menos frecuencia, dejando a menudo a Stills a cargo de todas las partes de guitarra solista en los conciertos. Se programaron sesiones de grabación y todas las canciones que aparecieron en su último álbum se grabaron a finales de marzo, generalmente con Messina como productor, pero el grupo estaba claramente a punto de disolverse. En abril de 1968, tras otra redada por drogas en la que se vieron involucrados Young, Furay, Messina y Eric Clapton, el grupo decidió separarse.

La última presentación en concierto del siglo XX fue en el Long Beach Arena el 5 de mayo de 1968. Después de que la banda tocara muchas de sus canciones más conocidas, una versión extendida de más de 20 minutos de «Bluebird» se convirtió en el canto del cisne del grupo. Buffalo Springfield se disolvió poco más de dos años después de su formación.

Tras la disolución del grupo, Furay y Messina recopilaron varias canciones grabadas entre mediados de 1967 y principios de 1968 en un tercer y último álbum de estudio, titulado Last Time Around. Aunque incluía la conmovedora balada de Furay «Kind Woman», el clásico de Young «I Am a Child» y la sutil canción política de Stills «Four Days Gone», solo unas pocas de las canciones contaban con la participación de más de dos o tres miembros del grupo a la vez. Incluso la foto de la portada era un montaje, en el que se había agregado la imagen de Young a una foto de perfil grupal de los otros cuatro miembros. Stills y Furay aparecieron en más temas que cualquiera de los demás, dominando esencialmente el álbum, pero este no tuvo éxito en las listas de ventas.