Ai tempi dei Romani, quando era un importante scalo portuale, si chiamava Portus Sasinae.
Venne abbandonata a causa delle scorrerie dei pirati e dell'impaludamento della zona fino all'arrivo di alcuni monaci basiliani che vi costruirono un'abbazia.
Dopo un nuovo periodo di decadenza tornò a ripopolarsi nel XVIII secolo, solo stagionalmente da varie famiglie di pescatori.
Durante il periodo fascista il centro crebbe di importanza come porto peschereccio e anche come località turistico-balneare.
Nel 1975 Porto Cesareo divenne comune a tutti gli effetti.
Ad oggi è una splendida località balneare, con 17 chilometri di spiaggia dorata e una bassa scogliera con limpide acque, ci sono anche arcipelaghi di isolotti ricchi di flora e di fauna, con specie molto rare.
Dal 1997 il comune è una delle 20 aree marine protette d'Italia e nel 2006 fu istituita anche la riserva naturale regionale di circa 900 ettari caratterizzata da una vasta depressione retro-dunale con ricca vegetazione igrofila e alofila.
Per chi visita questa splendida località salentina, non può mancare la gita in barca con sosta e bagno all'isola dei conigli.