Sinop’ta Demirci köy, Koca göz ve Maltepe Höyüklerinde Prof. Ekrem Akurgal, Prof. Afif Erzen ve Münster Üniversitesinden Ludwıg Budde tarafından yapılan kazı ve yüzey araştırmalarında ele geçen buluntular, yörenin İlk Tunç Çağında (MÖ.3500–2000) yerleşime açıldığını göstermektedir. 

Anadolu’nun en kuzey noktası olarak bilinen İnce burun’daki fenerin batı kesimlerinde kıyının hemen yamaçlarında ele geçen, kesici, yan kazıyıcı, omurgalı kazıyıcı ve yonga parçaları diye adlandırılan taş aletler Üst Paleolitik Çağa (M.Ö. 30.000–10.000) tarihlenmektedir. Müze Müdürlüğünce yürütülen yüzey araştırmasında 44 adet höyük tespit edilmiştir. Bu höyüklerde ele geçen buluntulara göre, özellikle sahil şeridine yakın nehir ağızlarında ve nehir vadileri boyunca Kalkolitik Çağ ’dan (M.Ö. 5500–3200) itibaren yerleşildiğini ve Tunç Çağı boyunca (M.Ö. 3200–1200) yerleşime sahne olduğu görülmektedir. 

Yapılan yüzey araştırması, bölgede M.Ö. XVIII. Yüzyıl ile M.Ö. VIII. Yüzyıl arasında yerleşim izine rastlanmadığını bu dönemin Sinop için karanlık bir dönem olduğunu ortaya koymuştur. Hitit metinlerinde adı geçen Kaşkaların bölgede yaşayıp yaşamadıklarını gösteren arkeolojik bir bölge henüz saptanabilmiş değildir. Araştırmanın ortaya koyduğu bir gerçek de Sinop’ta İlk Tunç yerleşimlerinin büyük bir yangın sonucunda terk edildiği ve bu dönemden itibaren M.Ö. VIII. yüzyıla kadar karanlık bir dönemin  başladığıdır. 

Hititlerin önemli bir yerleşimi olan Sinop’ta Sinuwa (Sinope) kenti bulunuyordu. Kuruluş tarihi kesinlik kazanamamakla beraber; Sinuwa’nın (Sinope) hangi tarihte kurulduğu bilinmemekle birlikte, Hititler döneminde, Karadeniz kıyılarının en önemli kentidir. O dönemde, Anadolu’nun doğu-batı ekseni arasında ulaşımı sağlayan ana yol, Hattuşaş’tan geçip Ephesos’ta denize ulaşıyordu. Sinuwa’nın o çağda gelişebilmesi de yalnız, Hattuşaş’ı Karadeniz’e bağlayan yolun ucunda olmasından kaynaklanıyordu. 

MÖ. 756 yılında Milet’ten ayrılan ve kendilerine yeni bir şehir kurmak isteyen Miletoslu göçmenler buraya gelerek bugünkü Sinop’un ilk temelini atmışlar ve bu şehre Sinope adını vermişlerdir. Antik Çağın ünlü düşünürlerinden Diogenes’in (Diojen) Sinop’ta doğmuş olması da kentin önemini arttırmıştır. 

Sinop ve civarına yayılan Lydia ve Kimmer egemenliğinden sonra Sinop’a ikinci bir kolonizasyon hareketi yapılmıştır. MÖ.630’da Lydia’lıların 546’da Persler tarafından yıkılmasına kadar süren dönemde Sinop tarihi karanlıktır. Perslerin Karadeniz kıyılarındaki şehirleri nasıl idare ettikleri kesinlik kazanamamıştır. Bununla beraber, varlıklarını koruyan bu şehirlerin Perslerin atadıkları Tiranlara vergi ödedikleri sanılmaktadır. Sinop bu dönemde önce Kapadokia Satraplığı, daha sonra da Pontus Kapadokiası sınırları içerisinde kalmıştır. MÖ.V.yüzyılda Sinop yöresi Perikles yönetimine bağlanmıştır.

Büyük İskender’in Persleri 334 ve 332’de yenmesinden sonra yöre Makedonyalıların egemenliği altına girmiştir. İskender’in ölümünden sonra Seleukosların yönetimine giren yöre, MÖ. III. yüzyılda Pontus Krallığının hâkimiyetine girmiştir. MÖ. I.yüzyılda Karadeniz kıyılarının büyük bir bölümü ile birlikte Sinop’a da Romalılar hâkim olmuştur. İmparator Cesar zamanında şehre maddi yardımlarda bulunulmuş ve kentin daha gelişip büyümesi sağlanmıştır.

Bizans dönemi konusunda tarihler Sinop’la ilgili yeterli bilgi vermemektedir. Bununla beraber, Genç Pliny’nin Trajan’a yazdığı bir mektuptan Sinop’ta çok sayıda Hıristiyan’ın yaşadığı anlaşılmaktadır. İdari olarak Armeniakon ve Pontus Themalarında dinsel olarak da Hellenpotos Metropolitliğine bağlı olarak gösterilen Sinop’ta günümüzde harabeleri bulunan Balatlar Manastır Kilisesi’nin VI. Yüzyılda yapıldığı sanılmaktadır. Bizans döneminde askeri önem kazanan Sinop’un kale içine çekildiği ve tarih boyunca gelişmiş bulunan ticaret ve kültürünün dinsel bazı olaylar nedeniyle gerilediği sanılmaktadır. Iustinianus zamanında Sinop’un kaleler, su yolları, köprüler ve kiliselerle geliştirildiği ancak, kısa süre sonra ortaya çıkan Arap istilaları bu gelişmeyi engellemiştir. İstanbul’un Latinler istila edilmesinden sonra I. Andronikos’un torunlarından Komnenoslu Aleksios ve David yönetiminde Karadeniz’in güneydoğu kıyısında Trabzon Rum Devleti kurulmuştur 

Malazgirt Savaşı’ndan (1071) sonra, Paflagonya ve Sinop çevresi Süleyman Şah’ın komutanlarından Karatekin tarafından 1085’te Bizanslılardan alınmıştır. Bundan sonra yöre Bizanslılar ve Selçuklular arasında siyasi çekişmelere neden olmuştur. XIII.yüzyılda Sinop yöresi Trabzon Rum İmparatorluğu’na bağlanmışsa da Anadolu Selçukluları yöreyi yeniden ele geçirmiştir. Moğolların Anadolu’yu işgalinden sonra sürekli el değiştiren Sinop, 1277’de Pervaneoğullarına, 1322’de Candaroğullarına bağlanmış 1461’de de Fatih Sultan Mehmet tarafından Osmanlı topraklarına  katılmıştır. 

Osmanlı döneminde Gelibolu ile birlikte Sinop’ta deniz üssü olarak kullanılmış ve Kastamonu sancağına bağlanmıştır. XVI.yüzyılda Celali ve Suhte ayaklanmaları şehre zarar vermiş, 1614’te Kazaklar buraya saldırmışsa da Karadeniz muhafızı İbrahim Paşa onların şehri almasını engellemiştir. Kazakların Sinop’a yönelik saldırıları Sultan IV.Murad döneminde sona erdirilmiştir.
 
XVIII. Yüzyıl sonlarında Rusların Kırım’ı işgalleri sırasında Sinop’ta tersanenin yoğun olarak gemi yapımında çalıştığını Osmanlı arşivlerinden öğrenilmektedir. 1853 yılında Rus donanması tarafından yapılan Sinop baskını Osmanlı Devleti ve müttefikleri ile Rusya arasında Kırım Savaşı’nın başlamasına neden olmuştur. Kırım Savaşı sonrasında Sinop sancağına Kafkaslardan gelen göçmenler yerleşmiştir. Bu savaştan sonra imzalanan Paris Antlaşması’na göre tarafsız bölge haline getirilen Karadeniz’de Osmanlı Devleti ve Rusya ne tersane ne de donanma bulundurmayacaklardı. Bu anlaşmadan sonra Sinop’ta ufak çapta da olsa tersane faaliyetinin olduğu anlaşılmaktadır. Sultan II. Abdülhamit döneminde Sinop Kalesi hapishane olarak kullanılmıştır. 

XIX. yüzyılda yöre, Kastamonu vilayetine bağlı Sinop sancağının sınırları içerisinde kalmıştır. I. Dünya Savaşından sonra, bağımsız bir Rum Pontus Devleti kurmaya amaçlayan ayrılıkçı çeteler, zaman zaman Sinop yörelerine de saldırmışlardır. Üçüncü Ordu Müfettişliğine ve Milli Mücadeleyi başlatma görevine atanan Mustafa Kemal Paşa, 18 Mayıs 1919 günü Sinop’a uğramış ve buradan Samsun’a hareket etmiştir. Eylül 1919’da şehirdeki küçük İngiliz birliği, Sinop Mutasarrıfı Mazhar Tevfik Bey’i tutuklamak ve hükümet konağına İngiliz Bayrağı asmak istemişse de, halkın sert tepkisi üzerine bundan vazgeçmek zorunda kalmışlardır. Sinop ve yöresindeki Milli Müdafaa-i Hukuk Cemiyetlerinin teşkilatlanması Mazhar Tevfik Bey’in gayretiyle hızla gelişmiştir. Sivas Kongresinde alınan karar gereğince, Sinop ve nahiyelerinde Anadolu ve Rumeli Müdafaa-i Hukuk Cemiyeti’nin birçok şubesi açılmıştır.

İstiklal Savaşı’nda en çok şehit veren bölgelerden olmuştur. Cumhuriyetin ilanından sonra il konumuna getirilmiştir. Cumhuriyet dönemi Sinop tarihinin en önemli olaylarından biri de, Mustafa Kemal Atatürk’ün 15 Eylül 1928’de şehre gelerek harf inkılâbıyla ilgili ilk işareti ve dersi  burada  vermeleridir.