汉代时属沓氏县。东晋时名“马石津”。隋唐时谓“都里镇”。元代时称“狮子口 ”。

明洪武四年（1371年），明太祖朱元璋派马云、叶旺二将率军从山东蓬莱乘船跨海在此登陆收复辽东，因海上旅途一帆风顺，遂将狮子口改名旅顺口，一直沿用至今。

清德宗光绪六年（1880年），李鸿章在此经营多年，建成北洋水师舰队的主要基地。1894年～1895年的中日甲午战争中，旅顺被日军攻占，并于1894年11月22日在旅顺进行大规模屠杀，血洗全城。清光绪二十四年（1898年）3月27日，沙俄以干涉还辽有功，迫使清政府与之签订了《旅大租地条约》，规定沙俄租借军港旅顺口、商港大连湾25年。5月7日，再次迫使清政府与之签订《旅大租地续约》。清光绪三十年（1904年）2月8日，日军偷袭旅顺口，日俄战争爆发。经过极其惨烈的战役，日军夺取旅顺口军港。

民国三十四年（1945年），第二次世界大战结束，根据雅尔塔协定，旅顺港由苏联占用。

1955年，苏联将旅顺归还给中国。旅顺后来和大连合并，并称为旅大市。

1981年以后，大连划市旅顺划区，旅顺自此成为大连市的一个区。