Первыми жителями Черноморского были эллины, которые появились на берегу нынешней бухты Узкой в период греческой колонизации (около IV века до н. э.). Они основали здесь город Калос Лимен (с древнегр. — Прекрасная гавань, Счастливая гавань). Калос Лимен был одним из важных центров сельскохозяйственной округи — хоры, подчиненной древнегреческому городу-государству Херсонес Таврический. Во II веке до н. э., в период греко-скифской войны, город был захвачен скифами, потом освобождён прибывшими сюда херсонеситами.
Тем не менее, греки не имели сил долго удерживать Калос Лимен в своих руках, и в северо-западном Крыму утвердились скифы. По предположению учёных, скифы оставили Калос Лимен в III веке н. э. Сейчас его развалины находятся на северо-восточной окраине посёлка. В 1999—2000 гг. при раскопках развалин древнего городища были обнаружены культурные слои (осколки керамических изделий, кучи мусора, остатки строений и проч.), возраст которых предварительно был оценен в 4 тыс. лет, что отодвигает время основания поселения к XX веку до н. э. и возможно далее. Не исключается возможность и того, что поселение как таковое на этом месте существовало ещё до прихода эллинов. Окончательная датировка возникновения поселения будет определена после завершения раскопок и проведения экспертиз.
В период Крымского ханства на берегу Каркинитского залива было основано поселение Акмесджит Лиман (Ак-Мечеть), которое упоминается в книге Тунманна как
Почти одновременно в архивных документах встречается название ещё одного населенного пункта, расположенного на территории Тарханкутского полуострова — Шейхлар. Долгое время эти два населенных пункта фиксировались на географических картах раздельно, но постепенно Шейхлар и Ак-Мечеть слились и в единое поселение под названием Ак-Мечеть.
После присоединения Крыма к России в 1783 году, земли на берегу Ак-Мечетской бухты, общей площадью в 2745 десятины были дарованы графу Войновичу, командовавшему Севастопольской эскадрой. В 1824 году эти земли стали собственностью генерал-губернатора Новороссийского края графа М. Воронцова. Большая часть земель графа предназначалась для выпаса овец и верблюдов. В Ак-Мечети были разбиты виноградные и табачные плантации, производилось вино. В бухте граф построил каменную пристань. Воронцов построил церковь святых Захария и Елизаветы.
По документам 1835 года в городке Ак-Мечеть насчитывалось 20 дворов, в селе Шейхлар — 15 крестьянских усадьб. В 1885 году в Ак-Мечети была открыта церковно-приходская школа. В начале 1900 года земство открыло одноклассное училище, которое потом было реорганизовано в трёхлетнюю школу. Здесь работала больница на 14 коек.
В 1944 году Ак-Мечеть была переименована в Черноморское. С 1957 года Черноморское — посёлок городского типа.
Во время войны в Черноморском базировался 296-й Констанский дивизион торпедных катеров Черноморского флота. После раздела флота отошёл украинской стороне. Дивизион был расформирован в начале 2000-х годов. Часть кораблей была перебазирована в Севастополь. Также в Черноморском располагался полк ПВО с ЗРК С-200. Был расформирован в 1990-х годах.
В Черноморском несколько промышленных предприятий, в том числе «Черноморнефтегаз», дорожная служба, молокозавод. На берегу моря расположена пляжно-парковая зона. Постепенно посёлок превращается в курортную зону. Действуют 9 пансионатов. В Черноморском работают 4 банка — РНКБ, ЧБРР, «Генбанк» и банк «Россия».
В поселке работают 3 общеобразовательные школы, 4 детских дошкольных учреждения, музыкальная и спортивная школы.
Функционирует центральная районная больница с поликлиникой, несколько частных стоматологических клиник, а также медицинские центры «CMD», «Праймер» и «Ivitro». Дом культуры, Центральная районная библиотека имени О. Корсовецкого, историко-краеведческий музей, кинотеатр «Мир кино», гостиница и пансионаты. Действует церковь Святых и праведных Захария и Елисаветы, возведенная в XIX веке.
Памятник Ленину установлен в 1970-е годы на одноимённой площади, был демонтирован, а взамен него в 1980-е в 30-ти метрах от старого установлен новый. В сквере Героев в центре посёлка установлен обелиск в память черноморцев, погибших в годы Великой Отечественной войны. На доме № 7 по улице Почтовой, в котором с 1958 по 1980 год жил Н. И. Зубов, в 2003 году размещена мемориальная доска, напоминающая о встречах здесь А. И. Солженицына с Зубовыми (см. Свидетели «Архипелага ГУЛАГ» и Тайные помощники). В 2006 году на ул. Кирова был установлен памятник погибшим в Афганской войне (1979—1989). В 2019 году в районе старой пристани установлен памятник погибшим морякам ПЛ Щ-216 в виде двух якорей и рынды, с именами погибших.
Занимает территорию Тарханкутского полуострова на крайнем западе Крыма. Большую часть территории Черноморского района занимает распаханная холмистая равнина. Морское побережье в основном обрывистое. Район имеет самую низкую плотность населения среди сельских регионов Крыма. На территории района имеются полезные ископаемые: природный газ (Глебовское месторождение), известняки, камень-ракушечник, лечебные грязи горько-соленых озёр Джарылгач, Ярылгач и Панское, расположенные у села Межводное. Также расположены такие озёра: Ак-Мечетское и Маякское озеро — у пгт Черноморское; Лиман, Большой Кипчак и Малый Кипчак — у села Оленевка.
Черноморский район популярен среди любителей недорогого летнего отдыха у моря. Море и пляжи региона ни в чём не уступают курортам западного побережья Крыма (Евпатория, Саки), а стоимость отдыха значительно дешевле из-за удалённости от основных туристических объектов и достопримечательностей.
На территории района известны несколько десятков скифских могильников. В конце IV века до н. э. на берегу Каркинитского залива возникло античное поселение Калос Лимен (Прекрасная Гавань), которое входило в состав сельскохозяйственной хоры (сельской округи) античного Херсонеса и имело важное хозяйственное и стратегическое значения. Вокруг Калос Лимена возникают другие укрепленные и неукрепленные античные поселения. Раскопки остатков греческих поселений свидетельствуют о высоком уровне экономики, торговли и культуры греков. Во втором веке до н. э. греческие поселения Северо-Западного Крыма были захвачены скифами и частично разрушены. В средние века Тарханкут оказывается в зоне перемещения кочевых племен.
В XIII веке в степном Крыму утверждаются монголо-татары. В первой половине XV века Тарханкут входит в состав владений Крымского ханства, которое в 1475—1478 годах становится вассалом Турции. Большинство земель на западном побережье на основании тарханных (льготных) грамот была передана духовным лицам. Поэтому за западной частью полуострова утвердилось название «Тархан», то есть территория свободная от налогов. Отсюда и происходит название основанного здесь Тарханного кадылыка — судебного округа. Территория Тарханного кадылыка входила в состав Гёзлевского каймаканства с центром в Гёзлеве (современная Евпатория).
После присоединения Крыма к России (1783) землевладельцами на Тарханкуте становятся русская знать и высокопоставленные чиновники. Наибольшим имением Тарханкутское или Тархан-Сарыгольское владел тайный советник граф Попов. Имение включало около 22,5 тыс. десятины земли в селах Караджа (Оленевка), Степановка (сейчас не существует), куда были переселены 2178 душ государственных крестьян. На мысу Кара Мрун (Черный нос) был построен большой господский дом, посажен фруктовый сад (уничтоженный в годы Второй мировой войны).
В 1824 году эти земли покупает генерал-губернатор Новороссийского края М. Воронцов, который построил здесь церковь, освященную в честь праведных Святых Захара и Елизаветы. К церковному приходу относились 5 сел с русским населением: Ярылгач, Кунан, Тарпанчи, Караджа (сейчас села Межводное, Красносельское, Окуневка, Оленевка), Тарханкутский Маяк и другие села со смешанным населением.
К середине XIX века возрастает приток переселенцев из густонаселенных губерний страны. Отмена крепостничества создало благоприятные условия для развития хозяйства. В 1885 году здесь работали две церковно-приходские школы — в Ак-Мечети и Дёрт-Сакале (Ленское). В дальнейшие пять лет открылись три земских школы в сёлах Кунан, Караджа и Донузлав (Красноярское). Начали действовать 3 врачебных участка. Население волости поддерживало постоянную связь с уездом (Евпаторией). В Ак-Мечети находилась почтовая конная станция.
С начала XIX века быстро развивается мореплавание. Начали действовать регулярные пассажирские рейсы, которые связывали Одессу с городами, которые разрастаются в Крыму: Ялтой, Севастополем. В 1816 году на Тарханкуте был построен маяк. В 1871 году здесь основана метеорологическая станция.
В январе 1921 года, после установления в Крыму советской власти, деление на волости было упразднено, Тарханкут был включен в состав Ак-Мечетского района, который входил в состав Евпаторийского уезда.
Мемориал участникам Великой Отечественной войны в Черноморском
Во время Великой Отечественной войны на территории района действовал партизанской отряд под командованием К. Калашникова. 14 апреля 1944 году район был освобожден от немецко-фашистских захватчиков.
До 2014 года они составляли одноимённые местные советы: 1 поселковый совет и 10 сельских советов в рамках административного деления АР Крым в составе Украины (до 1991 года — Крымской области УССР в составе СССР).
