הנמל נוסד סמוך להקמתה של העיר המבורג, ב-7 במאי 1189, על ידי פרידריך הראשון, קיסר האימפריה הרומית הקדושה. האזור נבחר בשל מיקומו האסטרטגי. במשך מאות שנים שימש המקום כנמל העיקרי של מרכז אירופה, והביא לצמיחה משמעותית של המבורג כעיר מסחר מובילה. בין המאות ה-13 וה-17, בתקופת ברית ערי הנזה, נחשב הנמל לשני בחשיבותו רק לנמל ליבק כצומת סחר ימי מרכזי בצפון גרמניה ואגן הים הבלטי. במאה ה-19 הוא היה לנמל העיקרי במרכז אירופה לתעבורה טרנס-אטלנטית. בתקופה זו נחשבה חברת "קו המבורג-אמריקה" שפעלה בנמל זה, כחברת המשלוחים הימיים הגדולה בעולם.

ב-1888 נוסד "הנמל החופשי" בנמל המבורג, שאפשר אחסון חינם של מכולות ללא מכס (אפשרות זו בוטלה ב-2013, וכיום נדרש תשלום על כך). בתקופה זו נבנה באזור הנמל החופשי המתחם שפייכרשטאט, "עיר המחסנים", המזוהה עם העיר עד היום; המתחם התפרס על פני שטח של 350,000 מטרים רבועים, ובו אוחסנו הסחורות שעברו בנמל החופשי.

במהלך מלחמת העולם הראשונה והשנייה איבדו מספנות הנמל חלקים גדולים מצי האניות שלהן. בתקופת חלוקתה של גרמניה בין השנים 1945-1990, איבד הנמל חלקים גדולים מההינטרלנד (העורף הכלכלי) שלו ומקשריו המסחריים. אך מאז איחוד גרמניה, נפילת מסך הברזל והרחבת האיחוד האירופי, חזר הנמל למעמדו כאחד המובילים באירופה ובעולם.