In den späten 1930er Jahren war San Francisco ein wichtiges Zentrum für die Radioentwicklung im Westen der USA. 1939 richtete General Electric anlässlich der Eröffnung der Golden Gate International Exposition in der Bucht von San Francisco auf Treasure Island eine leistungsfähige Kurzwellenstation ein. Im August 1940 führte die Radio Corporation of America (RCA) auf dem Kongress der National Association of Broadcasters, der in der Stadt stattfand, die damals neue Technologie des frequenzmodulierten Rundfunks (FM) vor.
Im Mai 1940 kündigte die Federal Communications Commission (FCC) an, dass sie mit Wirkung vom 1. Januar 1941 ein Sendeband für FM-Sender einrichten würde, das auf 40 Kanälen im Bereich 42-50 MHz betrieben werden sollte, wobei die ersten fünf Kanäle für Bildungssender reserviert waren. Im selben Monat beantragte der San Francisco Unified School District die Errichtung eines neuen UKW-Bildungssenders auf 42,1 MHz mit 1.000 Watt. Der ursprüngliche Antrag, der am 24. Mai 1940 eingereicht wurde, sah die Verwendung von Sendern von General Electric vor, wurde aber im Januar 1941 dahingehend geändert, dass ein FM-1-B-Sender von RCA verwendet werden sollte.
KALW wurde in der Samuel Gompers Trades School errichtet und begann am 10. März 1941 mit Testübertragungen. Damit war er der erste UKW-Sender, der an der Westküste der USA betrieben wurde, und der zweite US-Bildungssender, der im UKW-Band auf Sendung ging. Der Sender nahm am 1. September den allgemeinen Sendebetrieb auf und bot Lehrprogramme an.
1945 kündigte die FCC an, dass sie aufgrund von Interferenzen die derzeitigen UKW-Frequenzen des „Low-Bandes“ anderen Diensten zuweisen würde und dass die bestehenden UKW-Sender auf 88-106 MHz (später auf 108 MHz erweitert) verlegt würden. Im Juli 1946 ordnete die FCC an, dass UKW-Sender, die derzeit auf 42-44 MHz arbeiteten, bis Ende des Jahres auf neue Frequenzen umziehen mussten, und KALW änderte seine Frequenz von 42,1 auf 44,3 MHz als Zwischenschritt. Die anfängliche Zuweisung des Senders auf dem neuen UKW-Band war 91,3 MHz, und eine spätere Neuzuweisung im Herbst 1947 wies dem Sender seine aktuelle Frequenz 91,7 MHz zu.
KALW war maßgeblich daran beteiligt, dass der Fernsehsender KQED 1954 als einer der ersten nichtkommerziellen Bildungssender des Landes auf Sendung gehen konnte, indem er dem Gründungspersonal von KQED technische Schulungen, Studioräume und technische Beratung zur Verfügung stellte.
KALW bot in den 1970er Jahren chinesischsprachige Simulcasts der Nachrichtensendungen von KGO-TV an, bevor sich lokale Nachrichtensendungen in asiatischer Sprache etablierten. In den 1970er und 1980er Jahren strahlte KALW auch Live-Übertragungen von SFUSD-Sportveranstaltungen aus, die letzten regelmäßigen Live-Übertragungen von High-School-Sport in San Francisco.
Der ursprüngliche Sender von KALW wurde zwar seit der Umstellung auf das moderne UKW-Band in den späten 1940er Jahren nicht mehr genutzt, befand sich aber immer noch in der John O’Connell Technical High School, bis die Schule Mitte der 1990er Jahre abgerissen wurde.
Ende Oktober 2006 erlitt KALW eine Antennenstörung. Der Sender sendete nur noch mit drei Prozent der normalen Leistung, was viele Hörer zu der Annahme veranlasste, der Sender habe seinen Betrieb eingestellt, obwohl der Audiostream weiterhin über die Website verfügbar war. Der befreundete öffentlich-rechtliche Sender KQED-FM erlaubte KALW während der Reparaturarbeiten die Nutzung seines Reservesenders auf dem San Bruno Mountain. Am 2. November 2006 veröffentlichte der Geschäftsführer des Senders, Matt Martin, ein Update auf der Website des Senders, in dem er das Problem erklärte und sich bei KQED-FM für die technische Unterstützung bedankte.