Найдавнішим відомим місцем облаштування людей на території Чорноморська є багатошарове поселення Старе Бугове, розташоване на березі моря.
До грудня 1791 року — дати офіційного входження краю до складу Російської імперії — Буго-Дністровське межиріччя входило до складу Золотої Орди, Великого Князівства Литовського, Польського Королівства, Кримського ханства, Османської імперії.
У 1790—1793 рр. землі міста входили до складу території Чорноморського козачого війська. Наприкінці XVIII ст. та на початку XIX ст. тут оселилися греки, албанці, молдовани та німці.
По морському узбережжю і по правому берегу Сухого лиману були розкидані так звані Бугові хутори. Їхнє походження пов'язане з конкретною історичною особою — бойовим офіцером, греком за національністю Андрієм Бугою, що володів тут орними землями і побудував на свої кошти у 1814 році першу будівлю церкви Успення Божої Матері в Олександрівці. Жителі хуторів займалися переважно риболовлею.
У 1896 році на хуторі Бугове вже було 10 дворів, працювало кілька рибних заводів. А в околицях лиману поступово виникли землеробські господарства.
Після встановлення радянської влади, у 1927 році, хутір Бугове був перейменований в Іллічівський. Через рік місцеві селяни організували тут кілька товариств зі спільної обробки землі.
У 1950 році було прийнято рішення про будівництво великого суднобудівного заводу. У серпні 1952 року селище, в якому проживало 3000 людей, було зарахо?ване до категорії селищ міського типу і отримало назву Іллічівськ[2].
У 1957 році в Сухому лимані було розпочато будівництво торговельного порту, який було відкрито 5 серпня 1958 року.
12 квітня 1973 р. Іллічівську надали статус міста обласного підпорядкування.
