Erstmals wurde der Hafen im 9. Jahrhundert im Zusammenhang mit einem bescheidenen Fernhandel erwähnt. Hamburg hatte zu diesem Zeitpunkt 200 Einwohner.

Die offizielle Geburtsstunde war am 7. Mai 1189, als der Kaiser Friedrich Barbarossa den Hamburgern in einem Freibrief Privilegien wie die Zollfreiheit und das Marktrecht verlieh. Damit wurde der Grundstein für die Entwicklung zum wichtigsten Elbhafen gelegt.

1321 trat Hamburg dem Bund der "Hanse" bei, der bedeutendsten wirtschaftlichen Vereinigung des Mittelalters. Im Laufe der Jahre wurde das Hafengebiet ständig erweitert. 1873 erreichte es erstmalig das andere Elbufer. Außerdem entstand 1321 der erste Petroleumhafen.

1529 wurden erste Elbvertiefungen durchgeführt und damit der Zugang auch für größere Schiffe ermöglicht.

1881-1888 waren die "Geburtsjahre" des Freihafens und der Speicherstadt als größtem Lagerhauskomplex der Welt.

1910 Einweihung der Landungsbrücken: Die Landungsbrücken aus schwimmenden Pontons konnten durch ihre Bauweise einen Tidenhub von bis zu vier Metern ausgleichen. Das war auch nötig, denn trotz der großen Entfernung zur Nordsee sind die Auswirkungen von Ebbe und Flut in Hamburg noch enorm zu spüren. Die schwimmenden Pontons waren zunächst durch zehn bewegliche Brücken mit dem Festland verbunden, die sich je nach Wasserstand in verschiedenen Winkeln neigten.

1911 wurde der St. Pauli-Elbtunnel eröffnet, damals eine technische Sensation. 426,5 m lang ist der Tunnel mit den zwei gekachelten, reliefgeschmückten Röhren. Der auffällige quadratische Kuppelbau an den St. Pauli-Landungsbrücken beherbergt die Maschinerie für vier große Fahrkörbe, die Menschen und Fahrzeuge in knapp 24 m Tiefe transportieren, wo zwei gekachelte, 6-m-Durchmesser Tunnelröhren zum südlichen Elbufer nach Steinwerder führen.

Im 2. Weltkrieg wurden 80 % der Hafenanlagen zerstört.

1953 Hamburg hat seit Kriegsende rund 220 Mio. DM (115 Mio. Euro) in den Hafen investiert.

1955 erreichte der Hafen wieder das Jahresumschlagsvolumen der Vorkriegszeit. Ein neues Gesetz verkündet Strafen bei Verschmutzung des Hafens durch die Schifffahrt.

1967 begann das Container-Zeitalter im Hafen.

1974 wurden die Köhlbrandbrücke und der neue Elbtunnel eingeweiht.

1988 feierte der Freihafen sein 100-jähriges Jubiläum.

1999 erfolgte eine Modernisierung der Landungsbrücken.

2002 wurde der modernste Container-Terminal der Welt in Altenwerder eröffnet.

Im April 2004 konnte das Hamburg Cruise Center, Hamburgs innenstadtnaher temporärer Kreuzfahrtterminal, die ersten Reisenden in Empfang nehmen. Der gesamte Terminal wurde aus Containern in modularer Bauweise errichtet.

Die Hamburger Hafenverwaltung wurde 2005 als "Port Authority" in eine Anstalt öffentlichen Rechts überführt. Damit reagierte Hamburg auf die sich signifikant ändernden Rahmenbedingungen im Wettbewerb und die rasante Entwicklung der globalen Märkte. Das Hafenmanagement sollte auf eine neue und zukunftsfähige Basis gestellt werden. Vor allem soll die eigenständige Port Authority künftig flexibler bei Investitionsentscheidungen sein.

Im Jahr 2006 nahm der Seegüterumschlag in Deutschlands größtem Seehafen insgesamt um 9 Mio. Tonnen (7,3 %) zu und erreichte mit rund 135 Mio. Tonnen einen neuen Umschlagrekord. Außerdem brachte das Jahr 2006 Hamburg noch mehr Asien- und Fernostladung – der Chinaverkehr boomte und bescherte der Elbmetropole ein Rekordergebnis von 2,6 Mio. TEU. Auch als Kreuzfahrtstandort gewann Hamburg an Bedeutung: 68 Schiffsanläufe konnten gezählt werden. Die Passagierzahl verdoppelte sich im Vergleich zum Vorjahr auf ca. 75.000. Hamburgs Kreuzfahrtstandort im Aufwind, das Hamburg Cruise Center in der HafenCity, bekam 2006 eine zweite Halle.

Im April 2007 wurde in Hamburg Europas modernster Seehafenbahnhof "Alte Süderelbe" neu eröffnet. Mit Investitionen von 28 Mio. Euro konnten die Anlagen umfassend erweitert werden, ein weiterer Schritt beim Ausbau des Hamburger Hafens als führendes europäisches Logistikzentrum. Im Juni nahm man die Tatenberger Straße feierlich in Betrieb: Seit April 2005 wurden Schleuse und Deichsiele umgebaut, um sie an die aktuellen Gegebenheiten anzupassen. In Spitzenzeiten bewältigt die Tatenberger Schleuse rund 2.500 Boote pro Monat. Im November begannen die Baumaßnahmen am Zollübergang Waltershof. Ziel soll sein, den Verkehrsknoten sicherer und übersichtlicher zu gestalten und vor allem die Leistungsfähigkeit dieses stark frequentierten Straßenabschnittes zu steigern. Die Hafenbahn stellte 2007 einen neuen Rekord beim Container-Umschlag auf: Das Volumen erreichte nach vorläufigen Berechnungen rund 1,83 Mio. Container. Damit stieg der Bahncontainer-Umschlag bei der Hamburger Hafenbahn im Vergleich zum Vorjahr um rund 15 %. Der Hamburger Hafen baute seine Stellung als größter Bahncontainer-Umschlagplatz Europas weiter aus.

Vom Freihafen zur Freizone – Der im Zuge des Zollanschlusses Hamburgs an das Deutsche Reich im Jahre 1881 geschlossene Vertrag sah einen außerhalb des deutschen Reichszollgebietes liegenden umzäunten "Freihafen" vor, der 1888 seiner Bestimmung übergeben wurde. Als Ausgleich für die Übertragung der Zollsouveränität an das Deutsche Reich erhielt Hamburg 40 Mio. Goldmark, die zum Bau der Speicherstadt verwendet wurden. Mit Gründung der Europäischen Wirtschaftsgemeinschaft (EWG) wurde eine Zollunion zwischen den Mitgliedstaaten geschaffen. Zollrecht wurde europäisches Recht. Mit dem 2008 verabschiedeten modernisierten EU-Zollkodex wurde die letzte zollrechtliche Integration der Freizonen, die bereits 1994 begann und zur vollständigen Aufgabe nationaler Zoll- und Steuerprivilegien führte, abgeschlossen. Die Freizone Hamburg umfasst derzeit noch ca. 23 % des Hafengebietes. Eine Verkleinerung der Freihafenzone wurde beim Bund beantragt.

Der Hamburgs Freihafen ist 2011 auf eine kleine Fläche von 60 ha geschrumpft. Das brachte Vorteile für Logistik, Hafen und Verkehr. In der jetzigen Freizone auf dem Kleinen Grasbrook sind noch etwa 20 Firmen ansässig.