Prima del 20° secolo
Nel XV secolo d.C., le tribù nomadi dei Nogay sotto il governo del Khanato di Crimea vivevano nel luogo che oggi è Odessa. Durante il regno del khan Haci I Giray, il khanato era in pericolo dall'Orda d'Oro e dai turchi ottomani. Per ottenere aiuto, il khan diede Odessa al Granducato di Lituania. Il luogo ora chiamato Odessa era allora chiamato Khadjibey (scritto anche come Khadjibei, Khadzhibei, o Gadzhibei; lituano: Chadžibėjus; tataro di Crimea e turco: Hacibey). Faceva parte della regione di Dykra. Poche persone vivevano in quella regione. Facevano parte delle tribù turche. La terra era per lo più steppa vuota.
L'impero ottomano controllò Khadjibey dopo il 1529. La regione che circonda Khadjibey fu chiamata Yedisan. A metà del XVIII secolo, gli ottomani ricostruirono una fortezza a Khadjibey. Fu chiamata Eni Dunia (turco: Yeni Dünya, letteralmente "nuovo mondo").
Al tempo della guerra tra Russia e Turchia (1787-1792), il 25 settembre 1789, Ivan Gudovich guidò un gruppo di soldati russi a Khadjibey. Essi presero Khadjibey e Yeni Dünya per l'Impero russo. Uno spagnolo dell'esercito russo, il maggiore generale José de Ribas, guidò un gruppo di soldati. I russi lo chiamarono Osip Mikhailovich Deribas. La strada principale di Odessa oggi si chiama via Deribasovskaya in suo onore. La Turchia permise alla Russia di tenere la città nel trattato di Jassy (accordo di Jassy) nel 1792. I russi ne fecero una parte di un luogo che chiamarono Novorossiya (Nuova Russia).
Il governo russo decise di costruire una fortezza navale sulle rovine della città di Khadjibey nel 1794. Questa divenne la città chiamata Odessa nel gennaio 1795. In quell'anno il suo nuovo nome fu scritto per la prima volta in lettere governative. Le ragioni del nuovo nome si sono perse, ma la gente ha fatto delle storie. Secondo una delle storie, quando qualcuno disse che Odessos avrebbe dovuto essere il nome del nuovo porto russo, Caterina II disse che tutti i nomi nel sud dell'Impero erano già "maschili" e non ne voleva un altro, così decise di cambiarlo in Odessa, più "femminile". Questa storia potrebbe essere falsa. C'erano almeno due città (Eupatoria e Theodosia) con nomi che suonano 'femminili' per un russo; inoltre, Caterina II non parlava russo quando era bambina, e infine, tutte le città sono femminili in greco (e in latino). Un'altra storia è che il nome 'Odessa' deriva da un gioco di parole in francese. Il francese era allora la lingua parlata alla corte russa. 'Plenty of water' è assez d'eau in francese. Se uno lo dice al contrario, suona come il nome della colonia greca. Il gioco di parole sull'acqua ha senso. Odessa è vicina a un corpo d'acqua molto grande ma ha poca acqua dolce. Comunque, c'è ancora un legame con il nome della vecchia colonia greca. Quindi ci può essere un po' di verità nelle cose che la gente diceva tanto tempo fa.
La nuova città divenne rapidamente un grande successo. La sua crescita iniziale deve molto al lavoro del Duca di Richelieu, che fu il governatore della città tra il 1803-1814. Fuggito dalla rivoluzione francese, aveva servito nell'esercito di Caterina contro i turchi. Gli si attribuisce la progettazione della città e l'organizzazione dei suoi servizi e infrastrutture, ed è considerato uno dei padri fondatori di Odessa, insieme ad un altro francese, il conte Alexandre Langeron, che gli succedette nella carica. Richelieu è commemorato da una statua di bronzo, inaugurata nel 1828 su disegno di Ivan Martos.
Nel 1819 la città fu resa porto franco, uno status che mantenne fino al 1859. Divenne sede di una popolazione estremamente diversificata di ucraini, russi, ebrei, greci, bulgari, albanesi, armeni, italiani, francesi, tedeschi e commercianti che rappresentavano molte altre nazionalità europee (da qui numerosi nomi "etnici" sulla mappa della città, ad esempio, Frantsuszkiy (francese) e Italianskiy (italiano) Boulevards, Grecheskaya (greco), Evreyskaya (ebreo), Arnautskaya (albanese) Streets). La sua natura cosmopolita fu documentata dal grande poeta russo Alexander Pushkin, che visse in esilio interno a Odessa tra il 1823-1824. Nelle sue lettere scrisse che Odessa era una città dove "si sente l'odore dell'Europa. Si parla francese e ci sono giornali e riviste europee da leggere".
La crescita di Odessa fu interrotta dalla guerra di Crimea del 1853-1856, durante la quale fu bombardata dalle forze navali inglesi e francesi. Si riprese presto e la crescita del commercio rese Odessa il più grande porto russo per l'esportazione di grano. Nel 1866 la città fu collegata per ferrovia con Kiev e Kharkiv e con Iaşi, in Romania.
La città divenne la sede di una grande comunità ebraica durante il XIX secolo, e nel 1897 gli ebrei erano stimati essere circa il 37% della popolazione. Tuttavia, essi furono ripetutamente sottoposti a gravi persecuzioni. I pogrom furono eseguiti nel 1821, 1859, 1871, 1881 e 1905. Molti ebrei fuggirono all'estero, in particolare in Palestina dopo il 1882, e la città divenne un'importante base di supporto per il sionismo.
Prima metà del 20° secolo
Nel 1905 Odessa fu il luogo di una rivolta dei lavoratori sostenuta dall'equipaggio della corazzata russa Potemkin (vedi anche Rivolta della corazzata Potemkin) e dell'Iskra di Lenin. Il famoso film di Sergei Eisenstein La corazzata Potemkin commemorava la rivolta e includeva una scena in cui centinaia di cittadini di Odessa venivano uccisi sulla grande scalinata di pietra (ora popolarmente conosciuta come "Potemkin Steps"), in una delle scene più famose della storia del cinema. In cima alla scalinata, che porta al porto, si trova una statua di Richelieu. Il vero massacro ebbe luogo nelle strade vicine, non sui gradini stessi, ma il film fece sì che molti visitassero Odessa per vedere il luogo del "massacro". La scalinata continua ad essere un'attrazione turistica. Il film è stato girato al Cinema Factory di Odessa, uno dei più antichi studi cinematografici dell'ex Unione Sovietica.
In seguito alla rivoluzione bolscevica del 1917 durante la prima guerra mondiale, Odessa fu occupata da diversi gruppi, tra cui la Tsentral'na Rada ucraina, l'esercito francese, l'Armata Rossa e l'Armata Bianca. Infine, nel 1920, l'Armata Rossa prese il controllo di Odessa e la unì alla SSR ucraina, che in seguito divenne parte dell'URSS.
La gente di Odessa soffrì di una grande carestia che si verificò nel 1921-1922 a causa della guerra. Le forze rumene e tedesche dal 1941-1944 occuparono la città durante la seconda guerra mondiale, causando gravi danni e molte vittime.
Sotto l'occupazione dell'Asse, circa 60.000 odessani (soprattutto ebrei) furono massacrati o deportati. Molte parti di Odessa furono danneggiate durante la sua caduta e la successiva riconquista nell'aprile 1944, quando la città fu finalmente liberata dall'esercito sovietico. Fu una delle prime quattro città sovietiche a ricevere il titolo di "Città Eroe" nel 1945.
Seconda metà del 20° secolo
Durante gli anni '60 e '70 la città crebbe enormemente. Tuttavia, tra gli anni '70 e '90, la maggior parte degli ebrei sopravvissuti di Odessa emigrò in Israele, negli StatiUniti e in altri paesi occidentali. La migrazione interna su larga scala delle classi medie e superiori di Odessa verso Mosca e Leningrado, che offriva ancora maggiori opportunità di avanzamento di carriera. Ma la città crebbe rapidamente riempiendo il vuoto con nuovi migranti rurali altrove dall'Ucraina, professionisti industriali invitati dalla Russia e da altre repubbliche sovietiche. Nonostante facesse parte della Repubblica Socialista Ucraina, la città conservò e in qualche modo rafforzò il suo unico mix cosmopolita di cultura russa/ucraina/mediterranea e un ambiente prevalentemente russofono con un dialetto di russo dall'accento unico parlato in città. Le comunità russa, ucraina, greca, armena, moldava, azera ed ebraica della città hanno influenzato diversi aspetti di Odessa.
Nel 1991, dopo il crollo del comunismo, la città divenne parte della nuova Ucraina indipendente. Oggi Odessa è una città di circa 1,1 milioni di persone. Le industrie della città includono la costruzione navale, la raffinazione del petrolio, i prodotti chimici, la lavorazione dei metalli e la trasformazione alimentare. Odessa è anche una base navale ucraina e sede di una flotta di pesca. È anche conosciuta per il suo enorme mercato all'aperto, il Mercato del Settimo Chilometro.
La rete di trasporto di Odessa consiste di tram (tram), filobus, autobus e marshrutkas.