La présence de nombreuses nécropoles sur le territoire entourant la ville de Porto Torres, révèle une fréquentation humaine dès la période pré-nuragique.

En 46 avant J.C., les romains y établirent une colonie sous le nom de "Turris Lybisonis", dénommée "Iulia", raison pour laquelle sa fondation est attribuée à Jules César.

L'activité maritime et commerciale de la colonie pendant la période romaine est richement documentée par le culte voué à Iside (protectrice des marins), qui était fêtée aux premiers jours du mois de mars (navigium Isidis).

Pendant plusieurs siècles, grâce à sa position géographique, à la présence d’un fleuve navigable tel que le Rio Mannu, à la plaine environnante descendant vers la mer, qui facilitaient les communications avec l’intérieur des terres, la ville de Porto Torres fut l’une des escales les plus importantes en Sardaigne, dont le port était mis à profit pour échanger les céréales et les minéraux dont les territoires limitrophes regorgent.

La période de splendeur relative, pendant laquelle la ville devint également un siège épiscopal, fut interrompue par l’arrivée des Vandales puis des Lombards, dont la domination sur la mer Tyrrhénienne asphyxia le commerce de Porto Torres.

L’importance de la ville se confirma également pendant la période du judicat de Torres. En effet, Torres (anciennement Turris, avec la disparition progressive du latin) devint le second centre îlien par son importance et la capitale du judicat de Torres qui rendait la justice sur toute la partie nord-occidentale de la Sardaigne.

Grâce à la position stratégique de Porto Torres, les échanges commerciaux avec Gênes et Pise s’intensifièrent.

En l’an 1065, à l’initiative du juge Gomita, fut édifiée la Basilique de San Gavino, qui est le monument de style roman le plus grand et le plus ancien de l’île.

A la fin de la période du judicat et par la suite, avec l’avènement des aragonais, Torres connut un déclin lent et inexorable et en quelques décennies cette ville se vida de ses habitants et son port fut délaissé.

Cet abandon devait profiter à Sassari, qui grâce aux accords établis avec Gênes tout d’abord et ensuite avec la couronne espagnole, prit une importance politique majeure, alors que pour les échanges commerciaux les aragonais préférèrent recourir au port d’Alghero.

Au cours du 18ème siècle avec l’arrivée des Ducs de Savoie, les travaux de réhabilitation du bourg et de la structure portuaire furent lancés. Le roi Carlo Felice choisit d’y construire également des édifices administratifs et, en 1842, après des années de demandes insistantes pour obtenir la concession de l’indépendance de Sassari, la commune de Porto Torres vit le jour. À l’époque, les centres habités étaient au nombre de deux : le plus grand était établi sur le col Angellu, autour de la Basilique de San Gavino, et l’autre était au contraire la bourgade portuaire. Cette dernière avait assisté à l’édification, en 1826, de l’église de la Consolata, consacrée le 30 décembre 1827 par l’archevêque Carlo Tommaso Aronosio.

Avec le développement urbain, en peu de temps, les deux bourgades furent réunies pour former Porto Torres.

Pendant plusieurs décennies, les principales activités de la ville furent la pêche et l’agriculture, auxquelles vint s’ajouter aussi l'exportation de minéraux provenant des alentours (comme à l’époque romaine).

Après la seconde guerre mondiale, Porto Torres et son territoire connurent un développement industriel  considérable, avec la création d’un pôle pétrochimique et énergétique, qui donna lieu pendant les années 60 et 70 à un boom industriel et démographique qui marqua profondément la ville et donna lieu à un essor démographique de 150%.

En 1998, la prison de haute sécurité fut fermée et le Parc National de l'Asinara créé, permettant à la ville de Porto Torres de s’approprier un bien paysager qui revêt un grand attrait touristique.