商周时期，为孤竹国中心区域，春秋时期晋灭肥，肥子逃奔燕国，燕封肥子在此地建肥子国。
战国时期，此地属燕国辽西郡。
秦汉时期，这里是东巡朝拜和兵家必经之地。秦始皇第四次出巡到碣石，刻碣石门。并派燕人卢生、韩终、侯公、石生等方士入海求仙人和不死之药，秦皇岛由此得名。
隋唐时期，这里是抵御关外突厥、契丹的战略要地，唐玄宗派史思明统平州太守，兼统卢龙军使。
元朝忽必烈将中书省平滦路设在此地，后改为永平府，明朝曾在此设立盐署。
1381年，明太祖朱元璋派开国元勋中山王徐达主持修建了山海关关城。
1535年，年明嘉靖十四年《山海关志》最早记有这一地名：“秦皇岛，城西南25里，又入海1里。”
1644年，明王朝覆灭，李自成带兵4万余众到山海关征讨吴三桂，山海关守将吴三桂投降多尔衮，开关引清军15万同李自成大战，这就是改变中国历史命运的“石河大战”，经三天苦战，农民军终因兵寡失利，退至境内卢龙县（永平府），重整军队再战，大败，李自成逃回京城。
1898年，秦皇岛港启锚开运，津榆铁路（天津－临榆）通车。同年，清政府正式将北戴河开辟为“各国人士避暑地”。
民国初期，秦皇岛属直隶省渤海道，外国军队、牧师开始进入秦皇岛境内。
1948年，秦皇岛解放。
1978年，秦皇岛作为首批全国沿海开放城市。
2008年，秦皇岛作为北京2008夏季奥运会的协办城市成功举办了相关的奥运赛事。