Se sabe que los primeros pobladores de esta región fueron de origen olmeca como lo demuestran algunos restos encontrados en la desembocadura del río Coatzacoalcos.
En el siglo XVI, antes de la llegada de los españoles el área estaba poblada por algún grupo de origen náhuatl, como se sabe por los vestigios encontrados en las dunas de la que hoy es la Colonia Petrolera, así como en otras áreas de la ciudad.
En la época prehispánica se le conocía a esta región como los Ahualulcos, es decir lugar lleno de pantanos o bien la región de Coatzacoalcos, que abarca una gran área de lo que ahora es una parte del sur del estado de Veracruz y una parte del estado de Tabasco, era una región de colindancia, en donde los aztecas no tenían dominio. El cacique de la región era llamado Tuchintecla, según relata el conquistador Hernán Cortés.
En esta área convivían los antiguos mexicas, que cobraban tributo para el imperio mexicano, con los Popolucas, Mixes, Zoques, Chontales, Chinantecos, Mazatecos y Zapotecos; fue el paso de migraciones desde la época Olmeca.
En 1519 el conquistador Hernán Cortés da la orden de fundar una villa en la ribera derecha del río Coatzacoalcos, para lo cual comisiona al capitán Juan Velásquez de León, quien lo hace el lunes siguiente a la pascua del Espíritu Santo, poniéndole como nombre el de Villa del Espíritu Santo, la cual no fue posible poblarla hasta 1522 por un grupo de soldados al mando de Gonzalo de Sandoval, quienes integraron un cabildo para gobernar, a la que se llamó, Alcaldía Mayor de Coatzacoalcos.
La ubicación de la citada Villa ha sido objeto de análisis, siendo los hallazgos de El Túnel Sumergido los que permiten afirmar que la ubicación inicial pudo haber sido en ese sitio, dada la importancia del puerto y la población que vivió allí.
También es cierto que las constantes invasiones de piratas obligaron a mover el gobierno de la provincia desde la ubicación original hacia lo que hoy es Barragantitlán y, después pasó a varios lugares, probablemente el actual Minatitlán, hasta llegar al actual Acayucan.
En el siglo XVIII la cabecera de la Alcaldía Mayor de Coatzacoalcos pasó a Acayucan, quedando casi despobladas las ubicaciones anteriores a causa, sobretodo, de las continuas invasiones de piratas.
El antecedente de la población actual de Coatzacoalcos fue un astillero de la Corona española instalado el 3 de febrero de 1731 y en el que se construyeron varios navíos de guerra, como lo indica un estudio hecho por Antonio del Corral en 1777 por órdenes del virrey Bucareli.
La fundación del Coatzacoalcos moderno se ubica en los primeros años del siglo XIX, la tradición oral habla de una primera población ubicada en la margen derecha del río, en el lugar donde hoy ocupa la Congregación de Allende, este dato se confirma con un mapa 1610 y con los hallazgos del Túnel Sumergido.
Coatzacoalcos forma parte de la Isla Juliana, la cual para 1576 era una estancia de ganado mayor y dos caballerías de tierra, tomando el nombre del Hato de las Barrillas, posteriormente entre 1715 y 1722 los títulos de la isla Juliana pasaron a poder de la comunidad indígena de San Francisco de Minzapan. El 26 de junio de 1823 Francisco Lara, compra a los naturales de Minzapan estas tierras, integrándolas a su hacienda “La Purificación” en Mapachapa, cerca de Minatitlán.
El 15 de octubre de 1823 se forma la provincia del Istmo integrando las jurisdicciones de Acayucan y Tehuantepec, se determina poblar y colonizar la barra de Huatzacoalco.
Mientras tanto, en 1826, las tierras donde se ubicó a la antigua Villa del Espíritu Santo pertenecían al municipio de Ixhuatlán y es así que el 29 de junio de 1826 el gobernador de Veracruz, Miguel Barragán, mediante un decreto, ordena que se pueble la antigua
Villa del Espíritu Santo. El 28 de abril de 1826, por orden del vicegobernador Ignacio López de Santa–Anna Pérez de Lebrón, la villa cambia su nombre por Barragantitlán en honor a dicho gobernador Miguel Barragán.
Más tarde, entre 1848 y 1852, el General Tomás Marín dio solares a los elementos de su tropa, estableciéndose una fortaleza con una partida militar y las familias de los soldados.
En 1857 hay un decreto firmado por el Presidente Ignacio Comonfort ordenando que se construya una ciudad en La Barra del río Coatzacoalcos con la denominación de “Colón”, lográndose esto con los vecinos ya traídos por Tomás Marín, junto con las familias de sus efectivos militares, pero sólo logra erigirse como villa y con un fundo legal fijado mediante el tiro de una bala de cañón que estableció un punto donde empezaba el ejido hoy todavía conocido como Palma Sola.
La compañía del Ferrocarril del Istmo comienza trabajos de construcción de las vías, por lo que nombra apoderado de dicha compañía al norteamericano Georges Tyng, el cual ignorando las leyes mexicanas, que indican que los extranjeros no pueden poseer tierras en los litorales, y omitiendo que la empresa que representaba no le había dado poder para adquirir tierras, compra los terrenos del Hato de Las Barrillas, generándose un litigio por parte de los habitantes de estas propiedades en esa época, el cual se resuelve en 1883 cuando Tyng se ve obligado a devolver las tierras en la figura de donación, con las cuales se formó el fundo legal de Coatzacoalcos ya como la cabecera de un naciente municipio libre.
Fue el 14 de diciembre de 1881 que por decreto del Gobernador de Veracruz, Apolinar Castillo, se concedió a Coatzacoalcos junto con la congregación de Tonalá la dispensa para constituirse como municipio libre, determinando que la tercera semana de enero de 1882 se llevarían a cabo las elecciones para el cabildo municipal, que entró en operaciones ese mes, siendo presidente Ambrosio Solorza; suplente Ausencio Ney; síndico Fernando Venero y regidor Sóstenes Vargas.
Por alguna razón que se desconoce, quien fungió como alcalde fue Ausencio Ney, su sucesor fue Fernando Venero en 1883.
En enero de 1882 se levantó un plano de los lotes y las calles de Coatzacoalcos, el cual lo llevó a cabo el ingeniero Alcides Dreumont, empleado del Ministerio de Fomento. El plano de la población fue elaborado en 1881 y también participaron los ingenieros Haviland, de origen estadounidense, y Tito Rosas, inspector del Ferrocarril Central.
Estos fueron los auténticos creadores de la urbanización del primer cuadro de la ciudad.
Coatzacoalcos sufrió un cambio de nombre el 3 julio de 1900 en que el Gobernador Teodoro A. Dehesa decreta designar ésta como la Villa de Puerto México, llevando la población este nombre hasta el 8 de diciembre de 1936 en que el Gobernador Miguel Alemán le restituye el antiguo nombre de Coatzacoalcos.
Es importante señalar que el 1 de enero de 1907 el Presidente Porfirio Díaz inaugura el Ferrocarril del Istmo y los puertos de Coatzacoalcos y Salina Cruz.
Cabe decir que el 1 de julio de 1911, el Gobernador León Aillaud eleva Puerto México a la categoría de ciudad.