Reposaaren historia on pitkä. Se on jo vuosisatoja sitten ollut jo tuttu kauppamiehille ja sotaretkeilijöille hyvän sijaintinsa sekä ainutlaatuisen suojaisen ja syvän luonnonsatamansa ansiosta. Perustettuaan Porin vuonna 1558 Juhana Herttua antoi Reposaaren Porin kaupungille ”nautittavaksi ja käytettäväksi”. Aluksi saarta käytettiin kaupunkilaisten kotieläinten kesälaitumena ja kalastajien tarpeisiin. 1600-luvulla saarta alettiin käyttää luonnonsatamana suurimpien laivojen lastauspaikkana ja 1800-luvun alussa Kokemäenjoen suiston madaltuessa 1800-luvun alussa alettiin Reposaarta käyttää yhtä enemmän Porin ulkosatamana.

Reposaarta ehdotettiin Suomen pääkaupungiksi 1700-luvulla. Turun yliopiston professori Israel Nesselius piti Reposaaren sijaintia pääkaupungille sopivana sen vesireittien, Ruotsin läheisyyden ja linnoitettavuuden vuoksi. Suunnitelmat eivät kuitenkaan koskaan toteutuneet. Reposaaresta kuitenkin kasvoi vilkas suursatama, joka 1870-luvulla oli muutaman vuoden jopa Suomen suurin vientisatama.

Sataman mahtavasta menneisyydestä muistuttavat vierailta mailta peräisin olevat painolastikasvit ja kivet. Painolasti- eli paarlastikasveiksi kutsutaan laivojen painolastinaan käyttämien maa-ainesten mukana levinneitä vieraslajeja. Purjelaivat eivät voineet purjehtia tyhjinä, vaan niiden ruumassa piti olla aina tietty määrä painoa laivan vakauttamiseksi. Usein painolastina kuljetettiin lähtösataman maa-ainesta, jonka mukana kasvien siemenet ja juuret matkasivat ja asettuivat perillä uusille kasvupaikoille. Painolastikasveja levisi Suomeen lähinnä purjelaivojen aikakaudella ennen 1900-luvun alkua. Reposaaresta voi edelleen löytää monia harvinaisuuksia, joita ei Suomessa ole muualla.

Vuonna 1873 Reposaareen valmistui saha, joka nopeasti nousi yhdeksi Suomen merkittävimmistä höyrysahoista. Suurimmillaan saha antoi työpaikan lähes 500 työntekijälle. Sahan perustaminen ja sahalaisten asettuminen saarelle merkitsivät käännettä Reposaaren historiassa. Pienestä ja miltei asumattomasta Porin ulkosatamasta muodostui kaukana itse kantakaupungista sijaitseva kaupunkimainen saha- ja satamayhdyskunta. Reposaaren höyrysaha Oy ehti juuri täyttää 100 vuotta, ennen kuin sen toiminta vuonna 1974 lakkautettiin.

Reposaaressa on aikanaan myös rakennettu laivoja. Vilkas laivanrakennuskausi alkoi jo vuonna 1826. Saaren ensimmäinen varvi, eli veneenveistämö, sijaitsi nykyään Varvinrannaksi kutsutussa paikassa. Varvin viimeinen laiva laskettiin vesille vuonna 1863, jonka jälkeen varvin toiminta lopetettiin. Muutama vuosikymmen myöhemmin, vuonna 1916 alkoi teollinen toiminta Konepajan alueella, jolloin Reposaaren Moottoritehdas Oy aloitti toimintansa puolen kilometrin päässä vanhalta veistämöltä. Muutamien yrityskauppojen jälkeen nimeksi muutettiin Reposaaren Konepaja. Konepajalla suoritettiin etupäässä laivakorjauksia. Myöhemmin konepajalla myös rakennettiin laivoja sekä tehtiin konepajatöitä. Reposaaren konepajan toiminta lopetettiin 70-luvun puolivälissä. 2000-luvulla vanha konepajan alue siistittiin ja alueella pidettiin Reposaaren loma-asuntomessut vuonna 2008.

Kukoistuksen vuosinaan Reposaaressa oli asukkat yli 2000. Oli useita kauppoja, leipomoita, elokuvateattereita jne. Aikoinaan Suomessa sijaitsi myös Suomen pienin Alko, joka suljettiin v.1992. Reposaaressa oli vielä 1990-luvulla poikkeuksellinen tapa, nimittäin päivisin pidetty tunnin siesta, jolloin kaupat suljettiin ja ihmiset katosivat kaduilta.

Tunnettuja reposaarelaisia ovat mm. laulaja Eino Grön ja painin olympiavoittaja Kelpo Gröndahl. Myös Yö-yhtyeen perustajiin kuulunut Jussi Hakulinen on alun perin kotoisin Reposaaresta.