Grazie alla ridotta minaccia saracena dopo la battaglia dell'anno 1016, un primo insediamento presso lo scalo marino di Vernazza andò popolandosi, nel corso dell'XI secolo, per l'arrivo di abitanti degli insediamenti sulle alture intorno al santuario di Nostra Signora di Reggio.

Le prime notizie documentate di Vernazza, quale primo castrum delle Cinque Terre, risalgono ad un atto del 1080, nel quale viene citato il castrum Vernatio come base marittima degli Obertenghi.
Potente dinastia di origine franca, gli Obertenghi furono signori di Vernazza nei secoli XI e XII e molto probabilmente si avvalsero del suo naturale approdo come base navale utile sia a protezione della costa di Levante dalle razzie dei saraceni sia come porto per gli scambi commerciali del territorio.
Furono gli stessi marchesi ad edificare nel 1056[1] una prima postazione d'avvistamento e di difesa.

Con l'incremento dei traffici commerciali e lo sviluppo della marina, Vernazza fu presto nell'ambito degli interessi espansivi della Repubblica di Genova, che intendeva farne una delle sue basi costiere per la conquista commerciale, politica e soprattutto territoriale del Levante ligure. Ne seguì il naturale atto di giuramento e fedeltà a Genova e alla sua Repubblica, accordo che fu stipulato nel 1209[2] tra gli ottantotto capifamiglia del territorio vernazzese.

Il XIII secolo vede l'insediamento di nuovi feudatari del borgo: prima i Da Passano e poi, dal 1211, i Fieschi.

Nel 1254 Nicolò Fieschi tentò di crearsi una propria Signoria indipendente da Genova riunendo i suoi possedimenti nel golfo della Spezia, nella costa di Levante e in val di Vara, ma dopo un breve periodo di Signoria fu sconfitto da Oberto Doria nel 1273 e tre anni dopo fu costretto a vendere a Genova tutti i suoi diritti sulla zona.

Il governo genovese era consapevole delle favorevoli opportunità offerte dalla conformazione protetta dell'approdo di Vernazza e, a sostegno della sua lotta contro Pisa, vi dispose la costruzione di un porto fortificato per l'approdo delle galee ed un cantiere per la loro riparazione, unico caso nelle Cinque Terre.

Delle costruzioni militari di difesa realizzate dai Genovesi, oggi restano alcune porzioni della cinta muraria, un bastione e le torri di vedetta sul mare. L'accresciuta sicurezza favorì anche i traffici commerciali e lo sviluppo economico in generale del borgo. Alte case-torre, con portali scolpiti e porticati, testimoniano del prestigio e del benessere di cui Vernazza godeva[3].

Assieme al territorio di Riomaggiore, Vernazza faceva parte, fino alla caduta della Repubblica genovese, dell'omonima Podesteria, nell'ambito del Vicariato della Riviera orientale istituito alla Spezia nel XVI secolo.

Con la dominazione napoleonica, dal 2 dicembre 1797 Vernazza rientrò nel Dipartimento del Golfo di Venere, con capoluogo La Spezia, nell'ambito della Repubblica Ligure. Dal 28 aprile del 1798, secondo altri nuovi ordinamenti francesi, Vernazza rientrò nell'VIII cantone, come capoluogo, della Giurisdizione di Golfo di Venere. Dal 1803 fu centro principale del III cantone del Golfo di Venere nella Giurisdizione del Golfo di Venere. Infine, con l'annessione della Liguria all'Impero francese, dal 13 giugno 1805 al 1814, Vernazza venne inserito nel Dipartimento degli Appennini.

Caduto Napoleone, la Liguria nel 1815 entrò nel Regno di Sardegna, e quindi del Regno d'Italia dal 1861, e il borgo di Vernazza venne incluso nella provincia di Levante. Dal 1859 al 1927 il territorio viene compreso nel VI mandamento di Levanto del circondario di Levante come parte della provincia di Genova in un primo tempo e poi, nel 1923, della nuova provincia della Spezia. Al 1871 risalgono gli ultimi aggiustamenti al territorio comunale con l'aggregazione della frazione di Corniglia dopo il suo distacco dal territorio di Riomaggiore[4].

La costruzione della ferrovia Genova-La Spezia-Pisa, tra la seconda metà e il finire dell'Ottocento[2], liberò Vernazza e le Cinque Terre dal loro storico isolamento.

Il XIX secolo fu il periodo che segnò una nuova ripresa[2] dell'attività economica legata alla produzione e all'esportazione del vino locale, commercio che era andato decadendo nel XVII secolo[2] (evento che si registrò anche negli altri borghi levantini) e ristagnava ancora per tutto il XVIII secolo[2].

Nello stesso tempo si registrò un sostanziale incremento di popolazione che non poteva trovare sbocco di lavoro nel già sovraccarico settore agricolo nei terrazzamenti e nelle vigne, queste ultime per di più colpite da malattie.

Agli inizi del XX secolo si verificò quindi un fenomeno migratorio verso i centri vicini e soprattutto verso il capoluogo spezzino per l'offerta di lavoro che si era creata grazie alla costruzione dell'arsenale militare marittimo del capoluogo.

Dal 1973 al 31 dicembre 2008 Vernazza ha fatto parte della comunità montana della Riviera Spezzina.

  Lo stesso argomento in dettaglio: Alluvione dello Spezzino e della Lunigiana del 25 ottobre 2011.

Il 25 ottobre 2011 una violenta perturbazione ha colpito il levante ligure (bassa e media val di Vara, val di Magra e Cinque Terre) e la Lunigiana (provincia di Massa-Carrara)[5] con esondazioni, danni, vittime e dispersi in diverse località del territorio ligure e toscano. Tra i comuni più colpiti vi fu anche Vernazza, dove le precipitazioni intense provocarono molteplici danni alle abitazioni e alle attività commerciali del centro storico e ai collegamenti ferroviari con le stazioni di Monterosso (nord) e Corniglia (sud); la stessa stazione ferroviaria fu invasa da fango e detriti[6].

Dal 5 dicembre 2014 al maggio 2019 ha fatto parte dell'Unione dei comuni Cinque Terre-Riviera.