От Аполонии до ранневизантийской Акры (VII в. до н. э. – VI в. н. э.)
Полуостров Акра (Святой Никола) к северо-западу от нынешнего Черноморца был обитаем с VII–VI вв. до н. э., когда здесь поселились первые древнегреческие колонисты из Аполонии Понтийской (Созопол). Во второй половине V в. н. э., при византийском императоре Анастасии I, на том же полуострове была возведена ранневизантийская крепость Акра, существовавшая до конца VI в. н. э. — до аварских нашествий. Около трети крепостного комплекса сегодня находится под водой в заливах вокруг полуострова и является объектом подводных археологических исследований под руководством археолога Ивана Христова.
От Средневековья до Освобождения (VI–XIX вв.)
После VI в. крепость Акра постепенно пришла в упадок и была покинута, а население переселилось в небольшие рыбацкие посёлки на близлежащем берегу. В османский период здесь существовало село с названием Святой Никола (или Аязма) с преимущественно греческим и болгарским рыбацким населением. Поселение получило имя от храма Святого Николая, освящённого в 1858 году после того, как местные моряки нашли чудотворную икону святого. В XIX веке село разрослось.
Современный Черноморец (1951 — наши дни)
До 1951 года село называлось Святой Никола; в 1951 году административным решением было переименовано в Черноморец. После 1945 года Черноморец значительно разросся — построены дома отдыха профсоюзов и отдельных государственных предприятий. В 1972 году в соседнее село Атия, примерно в 5 км к юго-западу, из Бургаса перенесён пункт базирования Военно-морских сил. 2 декабря 2009 года Черноморец получил статус города. После 1989 года крупные базы были приватизированы; сегодня городок — разнообразная дестинация с небольшими семейными отелями и апартаментными комплексами, сохранившая дух рыбацкого посёлка.