ანტიკურ ხანაში შამახი აქემენიდების იმპერიის ნაწილი იყო. როგორც კამახია პირველად მოიხსენია ძველმა რომაელმა გეოგრაფმა კლავდიუს პტოლემეოსმა 1-2 საუკუნეებში. შუა საუკუნეებში შამახი ძალიან მნიშვნელოვან ქალაქად ითვლებოდა, მე-8-მე-14 საუკუნეებში შირვანშაჰის სახელმწიფოს დედაქალაქი იყო. XII საუკუნეში შამახი ინარჩუნებდა ეკონომიკურ და კულტურულ კავშირებს ინდოეთთან და ჩინეთთან, ხოლო არქეოლოგიური გათხრები და აღმოჩენილი კერამიკული ჭურჭელი ასევე მიუთითებს ვაჭრობაზე შუა აზიის ქალაქებთან. ჩინეთში დამზადებული სპილენძის მონეტები და ფაიფურის ჭურჭელი ადასტურებს, რომ შამახი იყო აბრეშუმის გზის ერთ-ერთი ქალაქი. 1500–1501 წლებში ქალაქი დაიპყრო სეფიანთა დინასტიამ. პირველი სეფიანთა მმართველის ისმაილ I-ის მიერ მიმდებარე მიწების დაპყრობის შემდეგ, შამახიმ შეინარჩუნა დამოუკიდებლობა სეფიანთა სუზერეინტის ქვეშ. ქალაქს ეს სტატუსი ჰქონდა 1538 წლამდე, სანამ მისმა ვაჟმა და მემკვიდრემ, შაჰ თაჰმასპ I-მა (მართავდა 1524 წლიდან 1576 წლამდე), მთელი ტერიტორია სრულ სეფიანთა პროვინციად აქცია და მის პირველ გამგებლად დანიშნა. რუსეთის ჯარები ჩრდილოეთ კავკასიასა და ამიერკავკასიაში რუსეთ-სპარსეთის ომის დროს (1722–1723) შეიჭრნენ. შამახიში შესვლის შემდეგ დამპყრობლებმა მალევე მიატოვეს ქალაქი და დაუტოვეს ოსმალებს, რომელთა მმართველობაც 1723–1735 წლებში გაგრძელდა. ხოლო მას შემდეგ, რაც ნადირ შაჰმა დაიპყრო შამახი, ქალაქი დარჩა ირანის შემადგენლობაში, სანამ იგი 1805 წელს არ შეიერთა რუსეთის მიერ – ეს ფაქტი დადასტურებულია 1813 წლის გულისტანის ზავით.