Nel 2008 alcuni musicisti di diversa estrazione danno vita a un progetto dedicato alle colonne sonore italiane degli anni sessanta e settanta; per il gruppo viene scelto un nome che faccia riferimento al mondo cinematografico: infatti la parola calibro richiama molti titoli di film poliziotteschi, mentre 35 è scelto in riferimento ai 35mm della pellicola cinematografica.

Dei Calibro 35 fanno parte Enrico Gabrielli (Afterhours, Mariposa, Vinicio Capossela) alle tastiere e ai fiati, Massimo Martellotta (Stewart Copeland, Eugenio Finardi) alla chitarra, Fabio Rondanini (Collettivo Angelo Mai, Cristina Donà, Niccolò Fabi, Afterhours) alla batteria e Luca Cavina (Beatrice Antolini, Zeus!) al basso, oltre che Tommaso Colliva alla produzione. Il disco di debutto è prodotto da Colliva, e viene pubblicato da Cinedelic Records. Si tratta dell'album omonimo Calibro 35, pubblicato nell'ottobre del 2008 dopo una lunga stagione di concerti e registrazioni. Il disco comprende una versione del brano L'appuntamento, originariamente interpretato da Ornella Vanoni, con la voce di Roberto Dell'Era. Di questo brano verrà realizzato anche il video, per la regia dello stesso Colliva. Nel disco sono molti i generi fusi insieme: soul, funk, rock, jazz e rock su tutti. Sono presenti sia brani scritti dalla stessa band che numerose reinterpretazioni di brani di grandi compositori, come Ennio Morricone, Luis Bacalov e Armando Trovajoli.

In poco tempo la band conquisterà la curiosità degli appassionati anche all'estero: Craig Charles seleziona il brano Italia a Mano Armata e lo inserisce nella playlist del suo Funk and Soul Show sulla BBC; il network belga-olandese Studio Brussels trasmette più volte Ricatto alla Mala. Questo porterà il gruppo a esibirsi anche nel Benelux. In Italia, prendono parte a numerosi festival come il MiAmi/Musica Interessante, il Ravenna Festival e il Re:Found.

Il loro legame con l'arte del cinema viene sigillato con la partecipazione, con musiche originali, alla colonna sonora del film Said, co-produzione italo-spagnola.

Nel 2009 il gruppo intraprende il suo primo tour nel Stati Uniti, dove suonano all'HitWeek Festival di Los Angeles. Altre date al Nublu e allo Zebulon, prestigiosi club di New York. Sempre negli USA partecipano alla trasmissione radiofonica Morning Becomes Eclectic dell'emittente KCRW: una delle trasmissioni di musica live più importanti degli Stati Uniti. Nel novembre 2009 vincono il premio PIMI, promosso dal Meeting delle Etichette Indipendenti di Faenza nella categoria "Miglior Tour 2009".

Il 15 gennaio 2010 si esibiscono all'Eurosonic di Groninga: è la prima di una serie di concerti che li porterà a presentare il loro secondo album, ossia Ritornano quelli di... Calibro 35. Anche questo disco, prodotto da Tommaso Colliva e pubblicato da Ghost Records/Venus Dischi, contiene rivisitazioni di classici come Milano odia: la polizia non può sparare. Nello stesso anno il disco esce in Gran Bretagna (su Ghost Records) e negli Stati Uniti (per la Nublu Records). Sempre nel 2010 aprono il concerto milanese dei Muse.[5]

Nel settembre 2010 vincono il premio KeepOn Live come Miglior Band 2010.

Alcuni brani musicali dei Calibro 35 sono stati utilizzati nei film Vallanzasca - Gli angeli del male e La banda del brasiliano. Nel 2010, il brano Convergere in Giambellino è stato utilizzato come colonna sonora nei titoli di coda del film Red con Bruce Willis.

Il 5 novembre 2012 è uscito Dalla Bovisa a Brooklyn, il nuovo progetto firmato Calibro 35: si tratta di un EP-fumetto. Il fumetto è disegnato da Gianfranco Enrietto e scritto da Marco Philopat e racconta, tra realtà e finzione, l'esperienza newyorchese del gruppo. L'EP contiene sei brani registrati a New York durante le sessioni di Ogni riferimento....

Nel maggio 2012 ricevono la Targa Musica da Bere[8] e si esibiscono, accompagnati dal Corpo Bandistico Musicale di Vobarno, nell'ambito dell'omonima manifestazione.

A quattro anni dalla registrazione, il 20 aprile 2013 viene pubblicata la colonna sonora del film di Joseph Lefevre SAID. La pubblicazione si inserisce nella tradizione di release della band in occasione dell'annuale Record Store Day (nel 2011 pubblicarono il vinile DeathWish, nel 2012 i box set Dischi Da Asporto) e avverrà in contemporanea allo streaming gratuito del film sul sito della band. Il 29 giugno seguente hanno aperto il concerto dei Muse a Torino.

Il tour 2013/2014 porta la band a calcare ancora una volta i palchi in Italia, Spagna, Inghilterra, Francia, Croazia, Svizzera, Slovenia, Serbia e Turchia.

La band ha realizzato le musiche per sonorizzazioni e programmi di Radio 1 e del GR1 utilizzate tra il 2014 e il 2018.

Il 6 novembre 2015 è stato pubblicato l'album S.P.A.C.E. per l'etichetta Record Kicks.

Il 2 febbraio 2018 è stato pubblicato l'album Decade per l'etichetta Record Kicks.

Il 24 gennaio 2020 è stato pubblicato l'album Momentum per l'etichetta Record Kicks

Nel 2021 realizzano la colonna sonora di Blanca, serie televisiva in onda su Rai 1 tratta dai romanzi di Patrizia Rinaldi e con protagonista Maria Chiara Giannetta.