Řecká Apollonia (610 př. n. l. – 1. stol. př. n. l.)
Město bylo založeno v roce 610 př. n. l. iónskými kolonisty z Milétu, původně pod jménem Antheia, a brzy bylo přejmenováno na Apollonii Pontiku — po bohu Apollónovi, jemuž byl zasvěcen její hlavní chrám. Apollonia se rychle stala jedním z nejbohatších polis na západním pobřeží Černého moře — razila vlastní stříbrné mince s vyobrazením kotvy (symbolu města) a Apollóna a v jejím chrámu se tyčila 13metrová bronzová socha boha, dílo athénského sochaře Kalamise z 5. stol. př. n. l.
Římský Sozopolis (1. stol. př. n. l. – 4. stol. n. l.)
V roce 72 př. n. l. římský vojevůdce Marcus Lucullus dobyl a zpustošil Apollonii a kolosální socha Apollóna byla přenesena do Říma a umístěna na Kapitolu. Město už nikdy nedosáhlo svého dřívějšího rozkvětu. Thrákie se stala římskou provincií v roce 46 n. l. za císaře Claudia, ale Apollonia si zachovala obchodní význam. Jméno Sozopolis — „Město spásy“ — se v písemných pramenech objevuje už v 1. stol. n. l. Z římské epochy se dochovaly úseky hradební zdi a nálezy v Archeologickém muzeu.
Byzanc a středověké Bulharsko (5.–14. stol.)
Město se stalo významným křesťanským centrem a biskupstvím. V 9. stol. jej k Prvnímu bulharskému carství připojil chán Krum; později opakovaně měnilo držitele mezi Byzancí a bulharskými státy. Z tohoto období se dochovaly raně středověké kostely, klášter „Sv. Jan Předchůdce“ na ostrově „Sv. Ivan“ a hradby.
Osmanská epocha a národní obrození (1453–1878)
Pod osmanskou vládou si Sozopol zachoval početné křesťanské obyvatelstvo a status rybářského a obchodního přístavního města. V 18.–19. stol. vznikly charakteristické domy z období národního obrození s kamennou podezdívkou a dřevěným horním patrem, které utvářejí dnešní podobu Starého města. Mnohé z těchto domů se dochovaly a byly proměněny v muzea, hotely, galerie a taverny.
Osvobození a rezervace (1878 — dnes)
Po Osvobození (1878) se Sozopol stal malým bulharským rybářským městečkem. Dne 7. září 1974 bylo nařízením č. 320 Rady ministrů Staré město vyhlášeno architektonicko-archeologickou rezervací „Antický Sozopol“, která zahrnuje více než 180 domů z období národního obrození. Od roku 1984 se zde každoročně v září koná festival „Apollonia“. Dnes je Sozopol jednou z nejnavštěvovanějších destinací na bulharském černomořském pobřeží.