Il porto è antico quasi quanto la storia della città stessa. Fondato il 7 maggio 1189 da Federico I in una posizione strategica vicino allo sbocco dell'Elba, è stato il porto principale dell'Europa centrale per secoli, ed ha consentito ad Amburgo di diventare ben presto una città trainante nel settore del commercio con una ricca e orgogliosa classe borghese.

Durante il periodo della Lega anseatica (dal XIII al XVI secolo), Amburgo era considerata seconda solo al porto e alla città di Lubecca per quanto riguarda la sua posizione come nodo centrale per i neonati scambi commerciali marittimi. Con la scoperta delle Americhe e la nascita delle emergenti compagnie commerciali transatlantiche, Amburgo superò tutti gli altri porti tedeschi. Durante la seconda metà del XIX secolo, Amburgo divenne il fulcro principale dell'Europa Centrale sia per i passeggeri che dovevano attraversare l'Atlantico, sia per le tratte per il trasporto di merci; inoltre, dal 1871 in poi diventò il porto principale dell'intera Germania per il commercio. A quel tempo, la Hamburg America Line (meglio conosciuta come Hamburg-Amerikanische Packetfahrt-Aktien-Gesellschaft, acronimo HAPAG), fondata ad Amburgo nel 1847, era la maggiore compagnia di spedizioni al mondo, poi fusasi nel 1970 con la grande rivale Norddeutscher Lloyd per formare l'attualmente esistente compagnia crocieristica e di trasporti navali Hapag-Lloyd, tra le più grandi compagnie armatrici al mondo. Dal 1888, invece, la compagnia HADAG gestisce un servizio pianificato di traghetti per collegare diverse parti del porto di Amburgo e del fiume Elba. Il porto franco, fondato in quello stesso anno, permise ai commercianti di spedire e stoccare merci senza dover passare necessariamente per gli oneri doganali, ed inoltre accrebbe la posizione di Amburgo nel commercio marittimo tra i paesi vicini. Il Moldauhafen ("Porto sulla Moldava", sito sempre ad Amburgo) ha una simile disposizione, sebbene sia connesso esclusivamente alla Repubblica Ceca, non in quanto exclave, ma godendo dell'extraterritorialità, dato che tale porto, assieme a quello di Stettino, furono affittati dalla Germania alla Cecoslovacchia in occasione del Trattato di Versailles.

La Speicherstadt, uno dei maggiori simboli architettonici di Amburgo di oggi, è una grande area portuale di circa 350.000 m2 costituta da un grande complesso formato originariamente da 17 magazzini, oltre ad ospitare oggi anche musei, uffici, case discografiche, agenzie di spettacoli, oltre che le storiche case dei lavoratori dei pontili. Quest'area è situata sulla riva nord del fiume, lungo i canali vicini al centro, e fu costruita nel decennio 1880-1890 come parte del porto franco, per trattare la grande quantità di merci stoccate nel porto.

I cantieri navali di Amburgo persero le loro flotte due volte dopo la Prima e la Seconda guerra mondiale, durante la quale il porto di Amburgo era il nodo di destinazione della Hamburg America Line che assicurava al regime nazista un collegamento agli Stati Uniti tramite navi container per l'approvvigionamento di petrolio e acciaio, e l'esportazione di manufatti dalla Germania. La linea Hamburg-Amerikanische Packetfahrt-Aktien-Gesellschaft (HAPAG) diede il nome a un omonimo vettore con sede ad Amburgo che gestiva il traffico merci lungo questa direttrice.

Durante la divisione della Germania fra il 1945 e il 1990 il porto perse molto del suo retroterra, e conseguentemente anche molti dei suoi collegamenti commerciali. Ad ogni modo, in seguito alla riunificazione della Germania, alla caduta della Cortina di Ferro, e all'allargamento dell'Unione europea, Amburgo ha ottenuto nuovamente ampio spazio quale uno dei primi centri logistici europei, oltre che come uno dei più grandi e trafficati porti marittimi al mondo.

Nel 2022 il governo tedesco ha permesso alla compagnia di spedizioni statale cinese COSCO Shipping di intraprendere una partecipazione azionaria nella proprietà del porto.