Le origini di Orbetello risalgono al periodo tardo-villanoviano (VIII secolo a.C.), l'epoca durante la quale la civiltà etrusca muove i suoi primi passi in Toscana. Questo centro costiero in provincia di Grosseto, con una popolazione di 15000 conserva numerose tracce delle antiche popolazioni che lo hanno colonizzato.

Le "Mura Ciclopiche" di Orbetello, ad esempio, risalgono ai Villanoviani, popolazione che ha frequentato l'area già intorno al X secolo a.C. . A testimonianza delle antiche origini della zona, sono i numerosi reperti nella zona archeologica di Cosa, nelle vicinanze del capoluogo. All'interno del comune, circondato da numerose porte, si erge anche il Duomo, con la sua facciata in stile gotico-toscano, a ricordarci la storia medievale della città.
Il territorio di Orbetello è stato da sempre molto ambito per via della sua posizione geografica, ideale per la costituzione di uno scalo commerciale sul Tirreno. Gli scavi effettuati al centro della città hanno portato alla luce i resti di edifici, probabilmente magazzini, che dimostrerebbero che il centro è attivo nel commercio navale sin dal VI secolo a.C.! Nel corso dei secoli che precedono il Mille si sono avvicendati al potere nella zona Etruschi, Romani, Bizantini e Longobardi.
Anche di Orbetello, come di molti comuni della penisola italiana, non si conoscono informazioni storiche dei primi secoli dopo la caduta dell'Impero. Il primo documento in cui ricompare il nome della città è dell'805. Si tratta di una bolla congiunta di Carlo Magno e del pontefice Leone III, che assegnano i territori di Orbetello all'Abbazia delle Tre Fontane. Il possesso dell'area passa poi per la signoria aldobrandesca, di origine longobarda, il comune di Orvieto ed infine gli Orsini di Pitigliano, che si affermano verso la metà del Trecento.
Nel XV secolo, dopo un breve periodo di dominazione napoletana, Orbetello entra a far parte della Repubblica di Siena. Dopo poco più di un secolo si afferma però nell'area la dominazione spagnola. Filippo II, sovrano di Spagna, ne fa la capitale dello Stato dei Presidi, due porzioni di territorio della costa tirrenica e dell'isola d'Elba che chiudono a tenaglia un tratto di mare. Il piccolo stato serve alla Spagna come scalo e presidio militare per le navi che la collegano al Regno di Napoli ad essa legata. È in quest'epoca che sorgono le più importanti fortificazioni.
Nel 1707 la Spagna perde il suo territorio in favore delle truppe imperiali. Orbetello verrà riconquistato dai Borboni di Napoli nel 1736 e occupato nel 1801 dalle armate rivoluzionarie francesi, spedite in Toscana da Napoleone. Torna così a far parte di uno stato toscano, il Regno d'Etruria, che con la Restaurazione del 1815 riprende il nome di Granducato di Toscana, con gli Asburgo-Lorena di nuovo al potere. Nel 1860 un Plebiscito annette Orbetello al regno d'Italia.