Logo após o descobrimento do Brasil, em 1500, o rei de Portugal, Dom João III, resolveu dividir a colônia em Capitanias Hereditárias, com o objetivo de povoá-la mais rapidamente. A Capitania de São Jorge dos Ilhéus, como viria a ser chamada, foi doada ao fidalgo português Jorge de Figueiredo Correia, em 1534, através de Carta Régia registrada em Évora.
Segundo a carta de doação, a Capitania ficava “quase no meio do continente brasileiro”. Com 50 léguas, sentido norte-sul, começava na ilha de Tinharé, vizinha à ilha de Itaparica, até a ilha de Comandatuba, no limite da Capitania de Porto Seguro; no sentido leste-oeste, “entrando na mesma largura pelo sertão e terra firme adentro tanto quanto puderem entrar”, a primeira geografia de Ilhéus incluía a região de Brasília, hoje capital federal.
O donatário Jorge Figueiredo Corrêa nunca esteve em suas terras. Mandou em seu lugar o capitão-mor espanhol Francisco Romero para administrar o território e uma das primeiras vilas da história do Brasil. A caravana de Romero, com os primeiros colonos, chegou à Capitania em 1535, atracando inicialmente em Morro de São Paulo, e transferindo-se em seguida para Ilhéus. A cidade foi fundada no Outeiro de São Sebastião, em frente à Baía do Pontal, onde está localizado o marco de fundação.
A vila recebeu o nome de São Jorge dos Ilhéus, em homenagem ao donatário da Capitania, que era católico e devoto de São Jorge, escolhido como santo padroeiro da cidade. Os primeiros anos de colonização foram marcados por intenso conflito com os índios tupiniquins e aimorés. De Portugal, o donatário procurava desenvolver a Capitania doando sesmarias a destacadas figuras do reino, que mandaram instalar engenhos de açúcar a fim de fazer crescer a população e o comércio.
Uma das doações foi feita, em 1537, a Mem de Sá, mais tarde o terceiro Governador Geral do Brasil, que ganhou a sesmaria do Engenho de Santana, às margens do Rio Sant’Ana, hoje distrito de Rio de Engenho, que à época muito prosperou. A Vila de São Jorge chegou a ser a mais próspera e rica de todo o Brasil. No governo de Tomé de Souza, Ilhéus era considerado o maior centro econômico da colônia Brasil.
Mais tarde, o colonizador Francisco Romero entrou em luta contra os colonos, que se amotinaram, prenderam-no e o deportaram para Portugal. Com a morte do donatário Jorge Figueiredo Correa, em 1551, o filho mais novo, Jerônimo de Alarcão de Figueiredo, conseguiu licença para vender a capitania a Lucas Giraldes, que faleceu em 1565, deixando-a com o filho Francisco Giraldes, que, em 1588, foi nomeado Governador do Brasil, morrendo um ano e meio depois.
A partir daí, a Capitania contraiu muitas dívidas, administrada por Maria Giraldes, filha de Francisco, que a perdeu em 1620. Um período de muitas dificuldades se sucederam, e em 9 de junho de 1754, Ilhéus passou a ser uma capitania oficial, voltando a pertencer à Coroa Portuguesa. Em 1760, criou-se a Comarca de Ilhéus.
A Capitania se desenvolveu através de ciclos econômicos como os de produção de farinha e de cana de açúcar. Tem-se notícia de que a partir do início do século XIX, começou um período de forte imigração de europeus e de sírios e libaneses para Ilhéus. Em 1818, os suíços Pedro Weyll e Saneraker adquiriram terrenos, e quatro anos depois trouxeram cerca de 161 colonos alemães para a região. Em 1870, um núcleo de imigrantes do Norte do Brasil foi fundado à margem do Rio Cachoeira, considerado o embrião da atual cidade de Itabuna.
Plantado na Bahia em 1746, por Antônio Dias Ribeiro, em Canavieiras, o cacau iniciou uma era de prosperidade em Ilhéus. A expansão da lavoura cacaueira se deu na segunda metade do século XIX, e posicionou a Vila de São Jorge dos Ilhéus como uma das mais importantes da província da Bahia. Considerada sede de uma região próspera, Ilhéus motivou um movimento na Assembléia Legislativa Provincial baiana para a sua elevação à categoria de cidade.
Com a cultura do cacau em abundância, Ilhéus atraiu imigrantes e forasteiros, e se consolidou como polo irradiador de desenvolvimento de toda a Região Sul da Bahia. Tornou-se o maior produtor de cacau, em nível de município, e influenciou diretamente o surgimento de cidades adjacentes, que também foram fundamentais para o status da lavoura cacaueira no cenário econômico da Bahia e do Brasil.
No século XX, Ilhéus conquistou obras de infraestrutura como ferrovia, abertura de estradas, porto, aeroporto, tornando-se sede de representações dos principais órgãos públicos do Estado e da União, como a Comissão Executiva do Plano da Lavoura Cacaueira (Ceplac) e o Instituto de Cacau da Bahia (ICB). Por volta de 1974, a cidade ganhou o Distrito Industrial do Iguape, onde foram implantadas indústrias processadoras de amêndoas de cacau para fins de exportação.

Elevada à categoria de vila com a denominação de Ilhéus, em 1535.
Distrito criado com a denominação de Ilhéus, em 1556 e por Lei Estadual n.º 905, de 06-11-1912.
Elevada à condição de cidade e sede do município com a denominação de Ilhéus, pela Lei Provincial n.º 2.187 de 28-06-1881. Instalada em 14-08-1881.
Em divisão administrativa referente ao ano de 1911, o município é constituído do distrito sede.
Nos quadros de apuração do Recenseamento Geral I-IX-1920, o município é constituído de 2 distritos: Ilhéus e Banco do Pedro.
Pelo Decreto Estadual n.º 8.678, de 13-10-1933, foram criados os seguintes distritos: Água Preta, Aritaguá, Banco Central, Cachoeira de Itabuna, Castelo Novo, Limoeiro, Itacaré, Itapitanga, Japú, Olivença, Pimenteira, Pirangi, Pontal, Rio do Braço e União Queimada. Todos anexados ao município de Ilhéus.
Em divisão administrativa referente ao ano de 1933, o município é constituído de 16 distritos: Ilhéus, Água Preta, Aritaguá, Banco Central, Cachoeira de Itabuna, Castelo Novo, Itacaré, Itapitanga, Japu, Limoeiro, Olivença, Pimenteira, Pirangi, Pontal, Rio do Braço e União Queimada. Não figurando o distrito de Banco do Pedro.
Assim permanecendo em divisões territoriais datadas de 31-XII-1936 e 31-XII-1937.
Pelo Decreto-lei Estadual n.º 11.089, de 30-11-1938, o distrito de Cachoeira de Itabuna passou a denominar-se Primavera, Limoeiro a chamar-se Morro Redondo e Itacaré tomou o nome de Guarací.
No quadro fixado para vigorar no período de 1939-1943, o município é constituído de 16 distritos: Ilhéus, Água Preta, Aritaguá, Banco Central, Castelo Novo, Guaraci (ex-Itacaré), Itapitanga, Japu, Morro Redondo (ex-Limoeiro), Olivença, Pimenteira, Pirangi, Pontal, Primavera (ex-Cachoeira de Itabuna), Rio do Braço e União Queimada.
Pelo Decreto-lei Estadual n.º 141, de 31-12-1943, confirmado pelo Decreto-lei Estadual n.º 12.978, de 01-06-1944, alguns distritos acima sofreram as seguintes modificações: Água Preta passou a denominar-se Uruçuca; Primavera mudou para Banco da Vitória; Morro Redondo tomou o nome de Barro Preto; Pirangi passou a chamar-se Itajuípe; Pontal foi modificado para Pontal dos Ilhéus e Guarací a passou a ter o nome de Coaraci.
Em divisão territorial datada de 1-VII-1950, o município é constituído de 16 distritos: Ilhéus, Aritaguá, Banco Central, Banco da Vitória ex-Primavera, Barro Preto (ex-Morro Redondo), Castelo Novo, Coaraci (ex-Guaraci), Itajuípe (ex-Pirangi), Itapitanga, Japu, Olivença, Pimenteira, Pontal de Ilhéus (ex-Pontal), Rio do Braço, União Queimada e Urucuça (ex-Água Preta).
Pela Lei Estadual n.º 507, de 12-12-1952, é desmembrado do município de Ilhéus os distritos de Itajuípe e Barro Preto, para formar o novo município de Itajuípe.
Pela Lei Estadual n.º 515, de 12-12-1952, é desmembrado do município de Ilhéus o distrito de Coaraci. Elevado à categoria de município.
Pela Lei Estadual n.º 516, de 12-12-1952, é desmembrado do município de Ilhéus o distrito de Uruçuca. Elevado à categoria de município.
Pela Lei Estadual n.º 628, de 30-12-1953, é criado o distrito de Coutos (ex-povoado) com terras desmembradas do distrito de Pontal e anexado ao município de Ilhéus. Sob a mesma lei é criado o distrito de Inema (ex-povoado), com terras desmembradas do distrito de Pimenteiras e anexado ao município de Ilhéus, sendo extinto o distrito de Pontal dos Ilhéus e seu território anexado ao distrito sede do município de Ilhéus e ainda o distrito de Bandeira do Almada (ex-União Queimada) foi transferido do município de Ilhéus para o de Itajuípe.
Em divisão territorial datada de I-VII-1960, o município é constituído de 12 distritos: Ilhéus, Aritaguá, Banco Central, Banco da Vitória, Castelo Novo, Coutos, Inema, Itapitanga, Japu, Olivença, Pimenteira e Rio do Braço.
Pela Lei Estadual n.º 1.359, de 21-12-1960, é desmembrado do município de Ilhéus o distrito de Itapitanga. Elevado à categoria de município.
Em divisão territorial datada de 31-XII-1963, o município é constituído de 11 distritos: Ilhéus, Aritaguá, Banco Central, Banco da Vitória, Castelo Novo, Coutos, Inema, Japu, Olivença, Pimenteira e Rio do Braço.
Assim permanecendo em divisão territorial datada de 1-I-1979.
Pela Lei Estadual n.º 4.050, de 14-05-1982, é criado o distrito de Sambaituba (ex-povoado) e anexado ao município de Ilhéus.
Em divisão territorial datada de 1-VII-1983, o município é constituído de 12 distritos: Ilhéus, Aritaguá, Banco Central, Banco da Vitória, Castelo Novo, Coutos, Inema, Japu, Olivença, Pimenteira, Rio do Braço e Sambaituba.
Em divisão territorial datada de 1-VI-1995, o município é constituído de 10 distritos: Ilhéus, Aritaguá, Banco Central, Castelo Novo, Coutos, Inema, Japu, Olivença, Pimenteira e Rio do Braço.
Assim permanecendo em divisão territorial datada de 2014.