Apollonia greacă (610 î.Hr. – sec. I î.Hr.)
Orașul a fost fondat în 610 î.Hr. de coloniști ionieni din Milet pe locul unei vechi cetăți tracice. A devenit repede una dintre cele mai bogate polis grecești de pe litoralul de vest al Mării Negre — bătea monedă proprie cu chipul lui Apollo (după care se numea) și a ridicat o statuie colosală a zeului, dusă ulterior ca trofeu la Roma.
Sozopolis roman (sec. I î.Hr. – sec. IV d.Hr.)
În 72 î.Hr., generalul roman Marcus Lucullus a cucerit Apollonia și a dus la Roma statuia colosală a lui Apollo din sanctuar. Tracia a devenit provincie romană abia în 46 d.Hr. sub împăratul Claudiu, însă Apollonia și-a păstrat autonomia și importanța comercială. În antichitatea târzie orașul a fost redenumit treptat Sozopolis — „Orașul Mântuirii". Din perioada romană s-au păstrat secțiuni de zid și descoperiri din Muzeul Arheologic.
Bizanț & Bulgaria medievală (sec. V–XIV)
Orașul a devenit un important centru creștin și episcopie. În sec. IX a fost anexat Primului Țarat Bulgar de hanul Krum; ulterior a trecut de mai multe ori între Bizanț și Bulgaria. Din această perioadă s-au păstrat biserici medievale timpurii, mănăstirea „Sf. Ioan Înaintemergătorul" de pe insula Sf. Ivan și secțiuni de zid.
Epoca otomană și Renașterea (1453–1878)
Sub stăpânire otomană, Sozopol a păstrat o populație creștină semnificativă și statutul de port pescăresc și comercial. În secolele XVIII–XIX s-au construit casele specifice din epoca Renașterii, cu temelie din piatră și etaj superior din lemn, care definesc astăzi Orașul Vechi. Multe dintre aceste case se păstrează ca muzee, hoteluri, galerii și taverne.
Eliberarea și rezervația (1878 — astăzi)
După Eliberarea din 1878, Sozopol a devenit un mic oraș pescăresc bulgar. În 1974 orașul vechi a fost declarat rezervație arhitecturală și istorică. Din 1984, în fiecare septembrie se ține aici festivalul „Apollonia". Astăzi Sozopol este una dintre cele mai vizitate destinații de pe litoralul bulgăresc.