A ilha de Santo Amaro surge em sua atual forma no final da Era Glacial, entre 20 e 10 mil anos, quando o Canal de Bertioga e o estuário de Santos são abertos com a contínua elevação do nível do Oceano Atlântico e criam a atual ilha, a separando do continente.
Os primeiros habitantes são os homens dos sambaquis, grupo humano semi-nômade que habitou o litoral sul/sudeste brasileiro após o final da Era Glacial. Este povo vivia da coleta de moluscos, conchas, mexilhões e demais alimentos marinhos, bem alguns alimentos vegetais e caça de pequenos animais e peixes. Não conheciam a agricultura e seu único registro conhecido são os montes de restos de conchas espalhados pelo litoral, chamados de sambaquis. Em Guarujá, foram localizados sambaquís na praia do Mar Casado e Pernambuco.
Após a era dos sambaquis, a ilha passa a ser visitada por grupos tupi, que deram o primeiro nome a ilha: Guaibê (lugar de carangejos) e também Guaru-ya (passagem estreita). Os tupis não habitaram a ilha, permanecendo no entorno da Serra do Mar e no Planalto Paulista, mas utilizavam a ilha para a colheita de sal e pesca.
Em 22 de Janeiro 1502 o primeiro europeu pisa na ilha. André Gonçalves e Américo Vespúcio aportam na praia de Santa Cruz dos Navegantes, depois seguindo viagem a ilha de São Vicente.
A ilha, pantanosa e acidentada, não atrai a atenção dos colonizadores portugueses, que preferem-se centrar esforços na vizinha ilha de São Vicente, esta mais ampla e salubre e contando com um acesso privilegiado ao Planalto Paulistano, através de trilhas indígenas. Apesar do desinteresse, alguns colonos portugueses acabam se instalando na costa ocidental de Santo Amaro, sobrevivendo de agricultura de subsistência, pesca e reparos de navegações utilizadas no estuário de Santos.
Em 1543, quando da primeira divisão territorial brasileira, toda a região entre a ilha de Santo Amaro e a barra do rio Juqueririê (futuros municípios de Guarujá, Bertioga e parte de São Sebastião) é concedida a Pero Lopes de Sousa por seu irmão Martim Afonso de Sousa sob o nome de capitania de Santo Amaro. A capitania, sem recursos naturais de importância e sem ligações com o Planalto, não se desenvolve. As únicas ações visando a ocupar o território são a construção dos Fortes de São João e São Filipe, destinados a proteção do porto do Santos, uma beneficiadora de óleo de baleia no extremo norte da ilha, na desembocadura do Canal de Beritoga e a ação de alguns grupos de jesuítas para a cataquese de índios.
Durante toda a fase Colonial e Imperial a ilha não atrai atenção, sendo povoada apenas por colonos pontuais e por pequenos sítios destinados a esconder escravos contrabandeados da África.
No final do século XIX, com o surgimento do turismo, o desenvolvimento da economia paulista e a existência de um acesso ferroviário rápido e fácil entre o litoral e o Planalto Paulistano provocam um novo interesse pela ilha de Santo Amaro. Em 1890 um dos posseiros de áreas na ilha, Valêncio Augusto Teixeira Leomil, possuidor de extensa área localizada entre a praia do Perequê e o Canal de Bertioga solicita a câmara de Santos direitos de uso sobre largas áreas da ilha e concessão por uma ligação ferrea a ser construida entre o estuário de Santos e sua propriedade. Dois anos depois, em 1892, Valêncio Leomil vende seus direitos aos empresários paulistanos Elias Chaves e Elias Pacheco, que fundam a Companhia Balneária da Ilha de Santo Amaro.
A Companha tem como fim a criação de uma vila balneária na praia de Pitangueiras e a exploração do turismo na ilha. Para a vila, são encomendados 46 casas de madeira nos Estados Unidos e um hotel de luxo, contando inclusive com um cassino. Além da vila, a Companhia construiu uma linha férrea ligando o estuário de Santos a praia de Pitangeiras, o batizando de Tramway do Guarujá, bem como o primeiro serviço estável de navegação entre Santos e Guarujá.
O hotel cassino, batizado de La Plage, é inaugurado em 1893 e torna-se reduto da classe alta paulistana durante o verão. O sucesso do hotel e a reputação do Guarujá como destino de verão da classe alta paulistana levam a um contínuo desenvolvimento da vila durante a primeira metade do século XX. Em 1923 a vila é transformada em Distrito de Paz, e em 30 de junho de 1926 o distrito torna-se Prefeitura Sanítária, separando-se de Santos. Em 1931, a Prefeitura Sanítária é extinta, com a reintegração da ilha ao território de Santos e Guarujá volta a ter autonomia apenas em 30 de junho de 1934, no antigo status de "prefeitura sanitária". Em 1947 as prefeituras sanitárias são extintas e Guarujá torna-se município de pleno direito.
