Fue fundado el 5 de noviembre de 1764 por el Gobernador de Chile Don Antonio de Guill y Gonzaga, siendo declarado «Puerto de Registro Surgidero y Amarradero de Naves». A mediados del siglo XVIII, para su protección se levantaron los fuertes de San Agustín y Gálvez (calle Blanco Encalada e instalaciones de la Armada); y su puerto fue convertido en una base naval. Este puerto es vecino a la ciudad de Concepción y fue una zona conocida y explorada desde el 23 de febrero de 1550, el Gobernador Pedro de Valdivia quien junto a 200 hombres, acampó en el valle del Andalién que luego el 3 de marzo de 1550 traza las calles de Concepción y reparte tierras entre las que se encuentran vastos sectores del actual Talcahuano. Cabe destacar que, este fue uno de los puertos más importantes del Pacifico Sur antes de la construcción del Canal de Panamá.
El nombre de Talcahuano, proviene del Cacique dueño de toda la zona donde hoy se emplaza la comuna: Talcahueñu (tralcam wenu), nombre mapudungun que significa “Trueno de arriba”, “Cielo de Truenos” o «Cielo Tronador. Este era un Jefe guerrero muy destacado por su bravura y estrategia, que incluso fue inmortalizado en versos de «La Araucana» de Alonso de Ercilla y Zuñiga, quien lo conoció las acciones de este bravo mapuche y lo inmortalizo así: «Pasó tras éste luego Talcaguano, que ciñe el mar su tierra y la rodea,/ un mástil grueso en la derecha mano/ que como un tierno junco la blandea, / cubierto de altas plumas, muy lozano,/ siguiéndole su gente de pelea,/ por los pechos al sesgo atravesadas/ bandas azules, blancas y encarnadas«. La Araucana, Canto XXI.
Actualmente, a los habitantes de esta ciudad se les dice Porteño, aun cuando su gentilicio es Talcahueño. Talcahuino o Chorero, porque antiguamente se recolectaban muchos moluscos llamados «choros».