Η περιοχή κατοικήθηκε από τα προϊστορικά χρόνια ακόμα, όπως μαρτυρούν ευρήματα στο ακρωτήριο Καραμπουρνάκι. Η ονομασία Καλαμαριά πρωτοεμφανίστηκε το 1083 και αναφερόταν σε όλη την περιοχή νοτιοανατολικά της Θεσσαλονίκης και όχι μόνο στην περιοχή του σημερινού δήμου. H πραγματική γεωγραφική περιοχή της Καλαμαριάς εκτείνονταν από τα σημερινά Νέα Μουδανιά έως τη Θέρμη, ενώ σε όλη τη διάρκεια της τουρκοκρατίας αποτελούσε ναχιγιέ ο οποίος περιελάμβανε χωριά όπως τα Βασιλικά, η Επανομή, ο Τρίλοφος αλλά και τα μουσουλμανικά χωριά όπως τα Σήμαντρα, του Ουζούν Αλή (Πλαγιάρι), Μεσημέρι, Μαντζάρλικ (Ραιδεστός) κ.τ.λ. Κατά την περίοδο του Βυζαντίου και της Οθωμανικής Αυτοκρατορίας η περιοχή ήταν σχεδόν ακατοίκητη.
Το 1920 έγιναν οι πρώτες εγκαταστάσεις πληθυσμών προσφύγων, από την Γεωργία. Ωστόσο ο πραγματικά μαζικός εποικισμός έγινε μετά την Μικρασιατική Καταστροφή του 1922. Συνολικά υπολογίζεται ότι μέχρι και 100.000 πρόσφυγες εγκαταστάθηκαν στη Θεσσαλονίκη, κυρίως στα προάστια. Πολλοί από αυτούς, κυρίως Ποντιακής καταγωγής εγκαταστάθηκαν στην Καλαμαριά. Η εγκατάσταση των Ποντίων αποτέλεσε το ξεκίνημα της σύγχρονης ιστορίας της Καλαμαριάς.