1934 gründete Hans Trunkenpolz am Marktplatz von Mattighofen (Oberösterreich) eine Schlosserwerkstätte. 1937 folgte der Verkauf und die Reparatur von DKW-Motorrädern, 1938 von Autos der Marke Opel.

Nach dem Krieg, 1952, begann die Idee des eigenen Motorrads Gestalt anzunehmen, und ein Jahr später stand der erste Prototyp mit einem 98-cm³-Sachs-Motor Rotax-Werk im oberösterreichischen Gunskirchen auf den Rädern – die Moser-KTM 100 – Moser, weil Hans Trunkenpolz damals nachkriegsbedingt als Kompagnon einen gewissen Moser hatte und noch nicht unter KTM firmieren durfte. Der Name KTM war hingegen schon existent, noch ehe der 1953 neu hinzukommende Kompagnon Ernst Kronreif in die Firma eintrat und das „K“ des dann langjährig gültigen vollen Firmen-Wortlauts KTM-Motorfahrzeugbau KG, Kronreif & Trunkenpolz Mattighofen beisteuerte.[1] 1954 begann die Serienproduktion von Motorrädern, wobei das Unternehmen nahezu sämtliche Komponenten, wie Bremsen und Kühler, selbst produzierte. Die Motoren kamen von Rotax aus Gunskirchen, selten auch von Puch und für die Exportvarianten (z. B. in die Schweiz) von Fichtel & Sachs.

In den 1950er-Jahren wurden Motorräder wie die Modelle Tourist, Mustang oder Tarzan produziert. Und 1957 wurde der weltweit erste Mopedroller der Fachwelt präsentiert: Mecky. Aber auch für den Rennsport entwickelte KTM Motorräder. Zunächst waren es Motoren von MV-Agusta, später konstruierte daraus Ludwig Apfelbeck einen neuen Motor. 1960 kam der beliebte Roller Ponny I auf den Markt, zwei Jahre später Ponny II. Ab 1964 begann man mit der Fahrradproduktion. Mitte der 1970er Jahre brachte dann KTM als erster Mopedhersteller ein 50-cm³-Moped mit Magnesium-Vollgussrädern auf den Markt, das bereits gut 100 km/h Spitzengeschwindigkeit erreichte. Daneben wurden weiterhin Fahrräder hergestellt. Um diese Zeit begannen auch die ersten heimischen Erfolge der Marke im Motocross-Sport.

Nach dem plötzlichen Tod des Ingenieurs Kronreif im Jahr 1960 und dem Tod des zweiten Firmengründers, Hans Trunkenpolz, nannte sich das Unternehmen wieder Krafträder Trunkenpolz Mattighofen, das mit 180 Mitarbeitern einen Umsatz von 3,5 Millionen Euro erreichte und vom Sohn Erich Trunkenpolz bis zu dessen Tod 1989 geleitet wurde. In Lorain (bei Cleveland, Ohio, USA) wurde 1978 die Tochterfirma KTM North America Inc. gegründet; der Exportanteil lag damals bei 72 %. Im Jahr 1979 erhielt das Unternehmen die Staatliche Auszeichnung und damit das Recht das Bundeswappen im Geschäftsverkehr zu führen. 1980 wurde das Unternehmen in KTM Motor-Fahrzeugbau KG umbenannt.

Noch im Jahr 1987 wurde der neue wassergekühlte Viertaktmotor LC4 (liquid cooled, four stroke) mit 553 cm³ und 49 PS präsentiert, der vor allem für Enduro Sportmaschinen von den Ingenieuren Sepp Hattinger und Joachim Sauer entwickelt wurde. Er wurde zu einem großen Erfolg für KTM und wurde in verschiedenen Varianten über 30 Jahre lang gebaut. Zahlreiche Wettbewerbssiege gehen auf sein Konto.

• Obwohl KTM 1983 mit Motorrollern und Mofas noch einen Umsatz von über 50 Millionen Euro erzielte, wurde 1988 die Motorrollerproduktion eingestellt und 1991 Insolvenz angemeldet. Die KTM AG wurde damals von Banken verwaltet, die das Unternehmen filetierten. Es entstanden vier neue, eigenständige Unternehmen:
• KTM Sportmotorcycles GmbH, 2003–2019 KTM-Sportmotorcycle AG, seit 2019 Pierer Mobility AG: Spezialisierung auf sportliche Offroad-Motorräder
• KTM Fahrrad GmbH: Produktion von Fahrrädern
• KTM Kühler GmbH: entwickelt und produziert seit 1984 Kühlsysteme für die Automobil- und Motorradindustrie sowie für stationäre Anlagen und beschäftigt am Produktionsstandort Mattighofen über 350, der insgesamt 470 Mitarbeiter
• KTM Werkzeugbau GmbH, als Minderheitsbeteiligung wieder Teil der KTM-Sportmotorcycle AG