A região onde está situado o município era primitivamente habitada por índios tamoios que foram surpreendidos pelos primeiros conquistadores, portugueses e franceses. São Gonçalo foi fundado em 6 de abril de 1579 pelo colonizador Gonçalo Gonçalves. Seu desmembramento, iniciado no final do século XVI, foi efetuado pelos jesuítas, que instalaram uma fazenda na zona conhecida como Colubandê no começo do século XVII, às margens da atual rodovia RJ-104. Em 1646, foi alçada à categoria de paróquia, já que, segundo registros da época, a localidade-sede ocupava uma área de 52 km², com cerca de seis mil habitantes, sendo transformada em freguesia.

Visando à facilidade de comunicação, a sede da sesmaria foi posteriormente transferida para as margens do rio Imboaçu, onde foi construída uma capela, monumento atualmente restaurado. O conjunto de marcos históricos remanescentes do século XVII inclui a fazenda Nossa Senhora da Boa Esperança, em Ipiíba, a propriedade do capitão Miguel Frias de Vasconcelos, no Engenho Pequeno, a capela de São João, o porto do Gradim e a Fazenda da Luz, em Itaóca; todos lembranças do passado colonial de São Gonçalo. No século XVIII, o progresso econômico atingiria proporções maiores e, ao lado das fazendas, não eram poucos os engenhos de açúcar e aguardente, da mesma forma que prosperavam as lavouras de mandioca, feijão, milho e arroz.

O comércio desenvolvia-se na mesma proporção das atividades agrícolas, e as dezenas de barcos de transporte de gêneros e passageiros davam maior movimento ao litoral, em constante intercâmbio com outros portos das diversas freguesias e com os do Rio de Janeiro. Em 22 de setembro de 1890, o Distrito de São Gonçalo é emancipado politicamente e desmembrado de Niterói, através do decreto estadual nº 124. Em 1892, o decreto nº 1, de 8 de maio, suprime o município de São Gonçalo, reincorporando-o a Niterói pelo breve período de sete meses, sendo restaurado pelo decreto nº 34, de 7 de dezembro do mesmo ano. Em 1922, o decreto 1797 concede-lhe novamente foros de cidade, revogada no em 1923, fazendo a cidade baixar à categoria de vila. Finalmente, em 1929, a Lei  nº  2335, de 27 de dezembro, concede a categoria de cidade a todos as sedes do município.