A história da Costa do Descobrimento pode começar a ser contada a partir de 22 de abril de 1500, quando a esquadra de Pedro Álvares Cabral avistou uma elevação de formas arredondadas - o Monte Pascoal, que fica ao sul do município. Em busca de um lugar seguro para atracar, as treze embarcações navegaram ao longo da costa em direção no norte e acabaram fundeando, um pouco antes do anoitecer do dia 24 de abril, numa enseada larga e de águas profundas que, mais tarde, seria chamada de Baía Cabrália, na atual cidade de Santa Cruz Cabrália. Quando partiu, no dia 2 de maio, Cabral deixou ali dois degredados com a missão de aprender a língua e os costumes dos índios tupiniquins, além de dois grumetes que desertaram para se aventurar pelas exuberantes matas tropicais. Era o início da ocupação das novas terras pelos homens brancos.

Durante as três primeiras décadas depois do descobrimento, no entanto, a Coroa Portuguesa não tomou nenhuma iniciativa consistente com vistas à colonização do território brasileiro. Limitou-se a enviar expedições de reconhecimento que traçaram mapas do litoral. Por volta de 1504, uma esquadra comandada por Cristóvão Jacques deixa na região de Porto Seguro, um numeroso grupo de portugueses. Não se sabe se foi nessa expedição ou se foi mais tarde, em 1516, que vieram dois franciscanos a quem se atribui a construção da Igreja da Glória - primeira igreja do Brasil, da qual restam apenas ruínas -, num outeiro de mesmo nome. No sopé desta elevação, surgiria a Aldeia de Santa Cruz. A economia da aldeia baseava-se na extração do pau-brasil, árvore freqüente em toda costa, da qual se extraía tintura vermelha para tecidos, muito procurada na Europa. A tentativa de estabelecer um núcleo de ocupação, no entanto, sofria com os constantes ataques dos índios aimoré, que praticamente dizimaram o povoado, matando e devorando boa parte dos portugueses e os dois padres franciscanos, além de destruir a igreja construída por eles.

Em 1532, quando o litoral brasileiro já era constantemente saqueado por corsários em busca do pau-brasil e circulavam notícias da descoberta de metais preciosos na América espanhola, Portugal decide promover a ocupação do território através do sistema de capitanias hereditárias. A Capitania de Porto Seguro, cujos domínios se estendiam da margem direita do rio Jequitinhonha à margem esquerda do rio Doce, foi concedida a Pero Campos de Tourinho, nobre português de Viana do Castelo. Em 1534, depois de vender tudo quanto possuía, transfere-se para o Brasil, em duas caravelas e duas naus, trazendo mulher, os filhos Fernão e André, parentes e colonos - 600 pessoas ao todo. No mesmo ano, ordena a fundação da vila de Nossa Senhora da Pena, onde hoje está a cidade alta de Porto Seguro, e a transferência da Aldeia de Santa Cruz para uma elevação próxima à foz do rio João de Tiba, mais ao norte, no atual município de Santa Cruz Cabrália.

Com a criação da capitania, a economia diversifica-se. A vila torna-se uma base a partir da qual se organizavam expedições para o interior do país em busca de pedras e metais preciosos. Além disso, engenhos de açúcar se instalam na região. No entanto, o povoado continuaria a ser atacado pelos aimoré. Esta situação instável era comum à maioria das capitanias. Os colonos portugueses acabavam mortos, suas casas destruídas e lavouras incendiadas.

O fracasso das capitanias levou Portugal a instalar, em 1549, um governo geral em Salvador. Além de tropas e navios preparados para defender a costa, o primeiro governador-geral, Tomé de Souza, trouxe consigo os jesuítas para a catequese do gentio. Esta ordem religiosa foi fundamental para promover a colonização. Os jesuítas chegaram à região de Porto Seguro no mesmo ano da instalação do governo geral. Além das residências como a do Salvador, situada na própria Vila de Nossa Senhora da Pena, fundaram também aldeias jesuíticas em outros pontos da capitania para onde atraíam os índios dispostos a serem catequizados em troca da proteção contra a escravidão. Era o caso das aldeias de São João dos Índios, atual Trancoso, e de Ajuda.

A capitania de Porto Seguro permaneceu praticamente sem nenhum desenvolvimento até meados do século XVIII. Em 1760, o Marquês de Pombal inaugura uma nova política para a colônia portuguesa, expulsando os jesuítas e incorporando a capitania à Coroa. Esta medida melhora um pouco a situação de pobreza que vigorava naquelas bandas. No século XIX, a vila sobrevivia da pesca e da construção de embarcações, além do corte de madeira e da agricultura.

Em 1954, tem início a construção da estrada Rio-Bahia, a BR-101. Por um lado, a rodovia trouxe algum desenvolvimento à região. Por outro, criou as condições para a devastação de boa parte das matas que ainda existiam ali. Com a conclusão da BR-101, em 1972, Porto Seguro começaria um novo período da sua história ao se transformar num dos mais procurados destinos turísticos brasileiros. Além dos monumentos, igrejas e casario, também a belíssima paisagem que viu passar a esquadra de Cabral evoca a história. Em 1976, todo município foi tombado pelo Patrimônio Histórico Nacional.