Khoảng đầu thế kỷ XVI bán đảo Vũng Tàu có tên ghi trong nhật ký hàng hải của người bồ Đào Nha là Oporeto CIN CHAGAS VERDAREIRAS (có nghĩa là “ Năm vết thương của Chúa Cứu Thế”). Gọi như vậy bởi vì Vũng Tàu, nhìn từ ngoài khơi vào, người đi biển thấy có 5 ngọn núi, biểu tượng của niềm vui, của sự cứu giúp đối với họ. Đó là năm ngọn núi có tên là: Kỳ Vân, Núi Dinh, Núi Nứa, Núi Lớn, Núi Nhỏ.
Các nhà hàng hải Bồ Đào Nha khi đi qua mũi đất này đã lấy tên Thánh Giắc đặt cho nó, do đó người Pháp gọi nơi này là Cap Saint Jacques (mũi đất mang tên Thánh Giắc), tiếng Việt là Cap Xanh Giắc. Người Việt theo đó gọi là Cấp (gốc tiếng Pháp: Cap) hoặc Ô Cấp (gốc tiếng Pháp: au Cap).
Hiện nay mũi đất cực nam của Vũng Tàu có tên gọi là "mũi Nghinh Phong".
Vũng Tàu cũng từng có tên là Tam Thoàn hay Tam Thắng để ghi lại sự kiện thành lập ba làng đầu tiên ở đây: Thắng Nhất, Thắng Nhị, Thắng Tam. Chữ Tam Thắng là biến âm của Tam Thoàn, tức Ba Thuyền.
Theo sách Gia Định Thành Thông Chí của Trịnh Hoài Đức thì "Thuyền Úc", tục danh Vũng Tàu... phía bắc ôm cửa Tắc Khái, phía nam đỡ núi Thát Sơn để che cửa Cần Giờ. Mặt vụng trông về hướng tây, rộng lớn mông mênh để thu nạp các dòng nước sông đầm chảy về biển mà làm nơi êm đềm cho thuyền bè ẩn đậu."
Vũng Tàu từng thuộc trấn, sau là tỉnh Biên Hòa thời nhà Nguyễn. Thời vua Gia Long (1761-1820), khi nạn hải tặc Mã Lai hoành hành tại vùng biển này là mối đe dọa cho các thương nhân vùng Gia Định, vua đã gửi ba đội quân đến dẹp loạn và cho phép ba tướng cầm đầu cùng quân lính ở lại mở đất. Theo sắc của vua Minh Mạng năm 1822, chính 3 ông đội Phạm Văn Dinh, Lê Văn Lộc, Ngô Văn Huyền thuộc ba đội binh (Tam Thoàn) đã thành lập ba làng đầu tiên: Thắng Nhất, Thắng Nhị, Thắng Tam.
Ngày 10 tháng 2 năm 1859 tức mồng 8 Tết Kỷ Mùi, quan quân nhà Nguyễn đã khai hỏa lần đầu tiên những khẩu súng thần công đặt ở pháo đài Phước Thắng, cao 30 m và cách bờ biển Bãi Trước gần 100 m, bắn vào đoàn chiến thuyền của liên quân Pháp-Tây Ban Nha do tướng Rigault de Genouilly chỉ huy trên đường vào xâm lược Nam Kỳ, mở đầu cuộc kháng chiến chống quân Pháp ở Nam Kỳ. Trong trận này Thống chế Trần Đồng, Tổng chỉ huy lực lượng thủy lục quân nhà Nguyễn đã hy sinh.