不像其他以單一城市為中心的大都會區，舊金山灣區裡有數個獨特的城郊中心。分別位於舊金山灣西、東、南三側的舊金山、奧克蘭、聖荷西，為區內的三大都市。雖然聖荷西在1990年人口普查時超越舊金山，成為灣區人口最多的城市，但建城歷史最久的舊金山，仍舊是灣區的商業與文化中心。在墨西哥于1821年宣布独立后，附近地区落入了墨西哥政府的控制，直到美国在1846年美墨戰爭时占领。随后，金子的发现吸引了大量的淘金者，他们大多数都是通过湾区的码头登陆的。在加州刚成立时，州議會的办公场所一直在湾区的三个城市里流动，直到永久首府萨克拉门托的成立。1906年，旧金山和周边地区遭到了一场大地震的重创，但很快便恢复了原先的秩序，并在1915年成功举办了巴拿马万国博览会。第二次世界大战期间，湾区由亚太战区管辖，并发挥了重要作用，例如旧金山的当时就是美军的主要装卸码头。1945年，联合国宪章在旧金山签署，标志着联合国的成立。1951年，旧金山条约签订，美国与日本结束战争状态。自此之后，湾区经历了各种各样的政治、文化和艺术运动，并发展出独特的本地流派，也成为了進步主義的摇篮。经济上，湾区在战后大力发展金融产业和科技产业，并创造出了超过7000亿美元的生产总值（GDP），也成为了美国世界500强企业聚集第三多的地区（2018年）。