L'area di Darwin fu abitata originariamente da popolazioni aborigene rientranti nel gruppo etno-linguistico dei Larrakia. La posizione geografica permetteva già allora degli scambi commerciali con il Sudest asiatico. Gli olandesi esplorarono la costa settentrionale nel XVII secolo e disegnarono la prima mappa europea dell'area. Ciò spiega la presenza di numerosi toponimi di origine olandese, come Terra di Arnhem e Groote Eylandt. Il primo britannico a raggiungere la località dove oggi sorge il porto fu probabilmente John Lort Stokes, tenente della nave HMS "Beagle" (9 settembre 1839). Il capitano della nave John Clements Wickham, denominò l'area "Port Darwin" in onore del naturalista Charles Darwin, in compagnia del quale aveva navigato in occasione del precedente viaggio della HMS Beagle. Il primo nucleo della città risale tuttavia al 1869 quando il capitano Goyder fondò un insediamento che battezzò "Palmerston" in onore dell'allora primo ministro britannico. Negli anni settanta dell'Ottocento, Palmerston fu raggiunta da numerosi cercatori d'oro in seguito all'accidentale rinvenimento di un filone. La scoperta contribuì all'aumento demografico che portò la popolazione a circa 300 unità. Nel 1911 la città assume il nome attuale. Nel corso della seconda guerra mondiale, Darwin è stato l'unico centro australiano a essere attaccato dai giapponesi. La stessa squadra aeronavale che attaccò Pearl Harbor il 19 febbraio del 1942 bombardò la città, causando gravi danni alla flotta e numerose vittime fra personale militare e abitanti. Situata in un'area di clima tropicale, è stata semidistrutta nel 1974 dal ciclone Tracy, e poi ricostruita come centro moderno.