Em 1534, a Coroa portuguesa instituiu o regime de Capitanias Hereditárias. A Capitania de Pernambuco foi entregue ao fidalgo português Duarte Coelho, que tomou posse de sua capitania desembarcando, em 9 de março de 1535, na feitoria fundada em 1516, entre Pernambuco e Itamaracá. Pouco tempo depois, ele seguiu para o sul em busca de um lugar para se instalar. Encontrou um local estrategicamente ideal, no alto de colinas, onde existia uma pequena aldeia chamada Marim, pelos índios, instalando aí o povoado que deu origem a Olinda.
Um sítio protegido pela altura descortinando o mar, com um porto natural formado pelos arrecifes, água em abundância e terras férteis, e fácil de defender, segundo os padrões militares da época. O local era tão aprazível, que, conta-se, o nome Olinda foi dado a partir de uma frase dita por Duarte Coelho: “Ó linda situação para se construir uma vila”. Não se sabe o dia da fundação de Olinda; sabe-se que o povoado prosperou tanto, que em 1537, já estava elevado à categoria de vila. Em 12 de março de 1537, Duarte Coelho enviou ao rei de Portugal, D.João III, o Foral, carta de doação que descrevia todos os lugares e benfeitorias existentes na Vila de Olinda. Nas praias, a vila foi fortificada para a defesa e do alto das colinas se expandiu em direção ao mar, ao porto e ao interior onde ficavam os engenhos de açúcar.
Com o extrativismo do pau-brasil e o desenvolvimento da cultura da cana-de-açúcar, Olinda tornou-se um dos mais importantes centros comerciais da colônia, enriquecendo a tal ponto que disputava com a Corte portuguesa em luxo e ostentação. O traçado urbano da vila configurou-se, ainda no século XVI, com a definição dos caminhos e com a ocupação dos principais promontórios pelos religiosos. Com a chegada das primeiras ordens religiosas – carmelitas, em 1580, jesuítas, em 1583, franciscanos, em 1585, e beneditinos, em 1586, foi feita também a catequização dos índios, de fundamental importância para a conquista definitiva das terras.
Em 16 de fevereiro de 1630, a Holanda invadiu Olinda e conquistou Pernambuco. Tomada a cidade, os holandeses se estabeleceram no povoado e ilhas junto ao porto e abandonaram Olinda. Em 24 de novembro de 1631, os holandeses incendeiam Olinda, após retirar os materiais nobres das edificações para construir suas casas no Recife, que começa a prosperar sob a administração holandesa. Em 27 de janeiro de 1654, os holandeses foram expulsos e iniciou-se a lenta reconstrução da Vila de Olinda.
Depois de 1654, não se pode mais mudar o destino do Recife, que passa a ocupar aquele lugar antes Olinda. Será o Recife a sede, embora não oficial, e Olinda, secundarizada, se reconstruirá lentamente, não tendo mais a importância que teve naqueles anos anteriores a 1630. Mapa de meados do século XIX revela uma cidade, título obtido em 1676, ainda com as mesmas dimensões da antiga vila. É bem verdade que se reconstruíram, de forma monumental, as suas casas religiosas. O mercantilismo presente no Recife e a racionalidade daquela nova relação, à luz do novo mundo dos séculos XVI e XVII venceram afinal. Olinda tem seu futuro traçado diante do crescimento da importância do Recife. O centro histórico (atual), nesses meados do século XIX, ainda se encontrava envolvido por propriedades rurais, as maiores, os engenhos, na maioria de fogo morto, os da várzea do Beberibe, e as menores, os sítios, nas margens do Rio Beberibe e do mar.
Sendo Olinda lugar de moradias e onde estava instalada, desde 1827, a Academia de Direito, ela adquire certa importância com relação ao lugar de trabalho, o Recife. Mas é o interesse pelos salutares banhos de mar, recomendados pelos médicos, que lhe dá nova vida. Nova vida que é bem representada pelo interesse de uma ligação mais rápida, através de um trem urbano, com o Recife, esta se fez desde a Encruzilhada, por antigo caminho que existia desde o século XVI.
De princípio, os veranistas usavam casas de terceiros, alugadas para as temporadas de verão. Depois, são adquiridos imóveis e se torna hábito então morar na cidade, mesmo fora da temporada de veraneio. É o renascimento da cidade. Sente-se essa transformação naquelas casas próximas ao mar, onde elas se revestem com roupas ecléticas e, com as reformas das fachadas, são modernizadas. O que se restringia às áreas próximas às praias vai depois caminhar para as outras ruas da cidade. Uma transformação urbana que dá novo alento ao velho burgo. A água potável, levada às casas pela Companhia Santa Teresa, e a eletrificação, denotam a importância que readquire a cidade. Logo, o trem urbano é substituído pelos bondes elétricos, no início do século XX.

Distrito criado com a denominação de Olinda, pelo Alvará de 29-01-1787.
Elevado à categoria de vila com a denominação de Olinda (ex-Aldeia Marim), em 1537.
Foi capital do Estado até o ano de 1827.
Elevado à condição de cidade e sede com a denominação de Olinda, em 16-11-1837.
Pela Lei Provincial n.º 238, de 11-06-1850, é criado o distrito de Nazaré e anexado ao município de Olinda.
Por Ato do conselho do governo de 20-05-1833, desmembra do município de Olinda o distrito de Nazaré. Elevado à categoria de vila.
Pela Lei Municipal n.º 219 de 28-12-1907, é criado o distrito de Paulista e anexado ao município de Olinda.
Pela Lei Municipal n.º 231, de 02-06-1908, é criado o distrito de Beberibe e anexado ao município de Olinda.
Em divisão administrativa referente ao ano de 1911, o município é constituído de 3 distritos: Olinda, Paulista e Beberibe.
Pela Lei Municipal n.º 486, de 14-11-1922, foram criados os distritos de Caboatam, Canoas, Jardim, Nobre, Praia da Conceição e anexados ao município de Olinda.
Pela Lei Estadual n.º 1.931, de 11-09-1928, o distrito de Beberibe foi transferido do município de Olinda para Recife. Sob a mesma Lei acima citada, desmembra do município de Olinda o distrito de Paulista elevando-o à categoria de município.
Em divisão administrativa referente ao ano de 1933, o município é constituído de 6 distritos: Olinda, Caboatam, Canoas, Jardim, Nobre, Praia da Conceição.
Pelos Decretos n.ºs 268, de 25-11-1930, e 56 de 23-01-1931, o município de Paulista perdeu a categoria de município, sendo seu território anexado município de Olinda, como simples distrito.
Pela Lei Estadual n.º 11, de 04-11-1935, desmembra do município de Olinda o distrito de Paulista. Elevado novamente à categoria de município.
Em divisões territoriais datadas de 31-XII-1936 e 31-XII-1937, o município é constituído do distrito sede. Todos os distritos que figuravam na divisão de 1933 foram extintos, sendo seus territórios anexados ao distrito sede do município de Olinda.
No quadro fixado para vigorar no período de 1944-1948, o município é constituído do distrito sede.
Em divisão territorial datada de 1-VII-1960, o município é constituído do distrito sede.
Assim permanecendo em divisão territorial datada de 2007.