Ennen 1900-lukua
Hyvin vanha kreikkalainen siirtokunta nimeltä Olbia (kreikaksi Ολβία, loistelias) sijaitsi ehkä nykyisen kaupungin paikalla. Monet vanhoilta ajoilta peräisin olevat muistomerkit yhdistävät tämän paikan itäiseen Välimeren alueeseen.
Keskiajalla nämä maat olivat osa Kiovan Rusin, Galitšin ja Volynin ruhtinaskuntaa, Kultaista Hordaa, Liettuan suurta ruhtinaskuntaa, Krimin kaanikuntaa ja Osmanien valtakuntaa. Krimin tataarit kävivät siellä kauppaa 1300-luvulla. Venäjän ja Turkin sotien aikaan maat joutuivat Venäjän haltuun. Se tapahtui 1700-luvun lopulla.
Vuosina 1819-1858 Odesa oli vapaasatama (porto franco). Neuvostoaikana se oli Neuvostoliiton tärkein kauppasatama ja Neuvostoliiton laivastotukikohta. Tammikuun 1. päivänä 2000 Odesan kauppamerisataman karanteenilaiturista tehtiin vapaasatama ja vapaa talousvyöhyke 25 vuodeksi.
1400-luvulla
1400-luvulla jKr. siellä asui Krimin kaanikunnan hallinnon alaisia nogai-heimoja. Kaani Haci I Girayn valtakaudella kaani oli vaarassa Kultaisen Horden ja ottomaanien turkkilaisten taholta. Saadakseen apua kaani luovutti Odesan Liettuan suuriruhtinaskunnalle. Nykyisin Odesaksi kutsuttu paikka sai tuolloin nimen Khadjibey (myös Khadjibei, Khadzhibei tai Gadzhibei; liettuaksi: Chadžibėjus; Krimin tataari ja turkki: Hacibey). Se oli osa Dykran aluetta. Alueella asui vain vähän ihmisiä. He kuuluivat turkkilaisheimoihin. Maa oli enimmäkseen tyhjää aroa.
Osmanien valtakunta hallitsi Khadjibeytä vuoden 1529 jälkeen. Läheinen Khadjibeyn alue sai nimekseen Yedisan. 1700-luvun puolivälissä ottomaanit rakensivat Khadjibeyn linnoituksen uudelleen. Se sai nimekseen Eni Dunia (turk. Yeni Dünya, kirjaimellisesti "uusi maailma").
Venäjän ja Turkin välisen sodan (1787-1792) aikana, 25. syyskuuta 1789, Ivan Gudovitš johti venäläisten sotilaiden joukkoa Hadjibeyhin. He valtasivat Khadjibeyn ja Yeni Dünyan Venäjän keisarikunnalle. Venäjän armeijan espanjalainen kenraalimajuri José de Ribas johti yhtä sotilasryhmää. Venäläiset antoivat hänelle nimen Osip Mikhailovich Deribas. Odesan nykyinen pääkatu on nimetty hänen mukaansa Deribasovskaja-kaduksi. Turkki antoi Venäjän pitää kaupungin Jassyn sopimuksessa (Jassyn sopimus) vuonna 1792. Venäläiset tekivät siitä osan paikasta, jonka he nimesivät Novorossijaksi (uusi Venäjä).
Nimen alkuperä
Vuonna 1794 Venäjän hallitus päätti rakentaa laivastolinnoituksen Khadjibeyn kaupungin raunioille. Siitä tuli tammikuussa 1795 kaupunki nimeltä Odesa. Samana vuonna sen uusi nimi kirjoitettiin ensimmäisen kerran hallituksen kirjaimilla. Syyt uudelle nimelle ovat kadonneet, mutta ihmisillä oli teorioita.
Katariina II
Erään tarinan mukaan, kun joku ehdotti, että Venäjän uuden sataman nimeksi tulisi valita Odessos, Katariina II sanoi, että kaikki valtakunnan eteläosien nimet olivat jo "maskuliinisia", eikä hän halunnut uutta nimeä. Niinpä hän päätti muuttaa sen "naisellisemmaksi" Odesaksi. Tämä tarina saattaa olla väärä.
Ranskan
Ainakin kahdella kaupungilla (Eupatoria ja Theodosia) oli nimet, jotka kuulostavat venäläisten mielestä "naisellisilta"; lisäksi Katariina II ei puhunut venäjää ollessaan lapsi, ja lopuksi kaikki kaupungit ovat kreikaksi (ja latinaksi) naisellisia. Toinen tarina on, että nimi "Odesa" on peräisin ranskan kielen sanaleikistä. Venäjän hovissa puhuttiin tuolloin ranskaa. 'Paljon vettä' on ranskaksi assez d'eau. Jos tämän sanoo takaperin, se kuulostaa kreikkalaisen siirtokunnan nimeltä. Sanaleikit vedestä ovat järkeviä. Odesa sijaitsee erittäin suuren vesistön vieressä, mutta siellä on vain vähän makeaa vettä. Joka tapauksessa yhteys vanhan kreikkalaisen siirtokunnan nimeen on edelleen olemassa. Joten siinä voi olla jotain perää, mitä ihmiset sanoivat kauan sitten.
Uudesta kaupungista tuli nopeasti suuri menestys. Sen varhainen kasvu oli paljolti Duc de Richelieun ansiota, joka toimi kaupungin kuvernöörinä vuosina 1803-1814. Ranskan vallankumousta paettuaan hän oli palvellut Katariinan armeijassa turkkilaisia vastaan. Hänen katsotaan suunnitelleen kaupungin ja järjestelleen sen mukavuudet ja infrastruktuurin. Häntä pidetään myös yhtenä kaupungin perustajista yhdessä toisen ranskalaisen, kreivi Alexandre Langeronin kanssa, joka seurasi häntä virassa. Richelieun muistoksi on pystytetty pronssipatsas, joka paljastettiin vuonna 1828 Ivan Martosin suunnittelemana.
Vapaa satama
Vuonna 1819 kaupungista tehtiin vapaasatama, ja tämä asema säilyi vuoteen 1859 asti. Kaupungista tuli erittäin moninaisen väestön koti, jossa asui ukrainalaisia, venäläisiä, juutalaisia, kreikkalaisia, bulgarialaisia, albanialaisia, armenialaisia, italialaisia, ranskalaisia, saksalaisia ja monia muita eurooppalaisia kansallisuuksia edustavia kauppiaita (tästä johtuvat lukuisat "etniset" nimet kaupungin kartalla, esimerkiksi Frantsuszkiy (ranskalainen) ja Italianskiy (italialainen) bulevardit, Gretshekaja (kreikkalainen), Jevreiskaja (juutalainen), Arnautskaja (albanialainen) kadut). Kaupungin kosmopoliittisen luonteen dokumentoi suuri venäläinen runoilija Aleksandr Puškin, joka asui Odesassa maanpaossa vuosina 1823-1824. Kirjeissään hän kirjoitti, että Odesa oli kaupunki, jossa "voi haistaa Euroopan. Siellä puhutaan ranskaa ja siellä on eurooppalaisia lehtiä ja aikakauslehtiä luettavaksi".
Odesan kasvun keskeytti Krimin sota vuosina 1853-1856, jonka aikana brittien ja ranskalaisten laivastojoukot pommittivat kaupunkia. Se toipui pian, ja kaupan kasvu teki Odesasta Venäjän suurimman viljan vientisataman. Vuonna 1866 kaupunki sai rautatieyhteyden Kiovaan ja Harkovaan sekä Iaşiin, Romaniaan.
Kaupungista tuli suuren juutalaisyhteisön koti 1800-luvulla. Vuoteen 1897 mennessä juutalaisia oli arviolta 37 prosenttia väestöstä. He joutuivat kuitenkin toistuvasti ankaran vainon kohteeksi. Pogromeja järjestettiin vuosina 1821, 1859, 1871, 1881 ja 1905. Monet juutalaiset pakenivat ulkomaille, erityisesti Palestiinaan vuoden 1882 jälkeen, ja kaupungista tuli tärkeä sionismin tukikohta.
1900-luvun alkupuolisko
Vuonna 1905 Odesassa järjestettiin venäläisen taistelulaiva Potemkinin miehistön tukema työläisten kansannousu (katso myös Taistelulaiva Potemkinin kansannousu) ja Leninin Iskra. Sergei Eisensteinin kuuluisassa elokuvassa Taistelulaiva Potemkin muistettiin kansannousua, ja siihen sisältyi kohtaus, jossa sadat Odesan asukkaat tapettiin suurilla kiviportailla (jotka nykyään tunnetaan yleisesti nimellä "Potemkinin portaat"), yhdessä elokuvahistorian kuuluisimmista kohtauksista.
Satamaan johtavien portaiden yläpäässä on Richelieun patsas. Varsinainen verilöyly tapahtui läheisillä kaduilla, ei itse portailla, mutta elokuva sai monet vierailemaan Odesassa nähdäkseen "teurastuspaikan". Portaat ovat edelleen turistinähtävyys. Elokuva tehtiin Odesan elokuvatehtaalla, joka on yksi entisen Neuvostoliiton vanhimmista elokuvastudioista.
Ensimmäisen maailmansodan aikana vuonna 1917 tapahtuneen bolshevikkivallankumouksen jälkeen Odesa oli useiden ryhmien, kuten Ukrainan Tsentral'na Radan, Ranskan armeijan, puna-armeijan ja valkoisen armeijan, miehittämä. Lopulta vuonna 1920 puna-armeija otti Odesan haltuunsa ja yhdisti sen Ukrainan SSR:ään, josta tuli myöhemmin osa Neuvostoliittoa.
Odesan asukkaat kärsivät sodan seurauksena vuosina 1921-1922 esiintyneestä suuresta nälänhädästä. Toisen maailmansodan aikana romanialaiset ja saksalaiset joukot miehittivät kaupunkia vuosina 1941-1944, mikä aiheutti vakavia vahinkoja ja monia uhreja.
Akselimiehityksen aikana noin 60 000 odesilaista (enimmäkseen juutalaisia) joko teurastettiin tai karkotettiin. Monet Odesan kaupungin osat vaurioituivat sen sortumisen ja myöhemmin takaisin valtaamisen aikana huhtikuussa 1944, kun neuvostoarmeija lopulta vapautti kaupungin. Se oli yksi neljästä ensimmäisestä neuvostokaupungista, joille myönnettiin vuonna 1945 "sankarikaupungin" arvonimi.
1900-luvun jälkipuolisko
1960- ja 1970-luvuilla kaupunki kasvoi valtavasti. 1970-luvulta 1990-luvulle suurin osa Odesan eloonjääneistä juutalaisista muutti Israeliin, Yhdysvaltoihin ja muihin länsimaihin. Odesan keski- ja yläluokan laajamittainen kotimainen muuttoliike Moskovaan ja Leningradiin, jotka tarjosivat entistäkin paremmat mahdollisuudet uralla etenemiseen. Kaupunki kuitenkin kasvoi entisestään täyttämällä tyhjiön uusilla maaseutumuuttajilla muualta Ukrainasta. Teollisuuden ammattilaisia kutsuttiin Venäjältä sekä muista neuvostotasavalloista.
Vaikka kaupunki on osa Ukrainan sosialistista tasavaltaa, se on säilyttänyt ja jossain määrin vahvistanut ainutlaatuista kosmopoliittista sekoitusta venäläisestä/ukrainalaisesta/välimerikulttuurista. Se säilytti myös pääasiassa venäjänkielisen ympäristönsä, ja kaupungissa puhutaan venäjän murretta, jolla on ainutlaatuinen aksentti. Kaupungin venäläiset, ukrainalaiset, kreikkalaiset, armenialaiset, moldovalaiset, azerilaiset ja juutalaiset yhteisöt ovat kaikki vaikuttaneet Odesan eri puoliin.
Vuonna 1991, Neuvostoliiton hajoamisen jälkeen, kaupungista tuli osa uutta itsenäistä Ukrainaa. Vuonna 2020 Odesassa asuu noin 1,1 miljoonaa ihmistä. Kaupungin teollisuuteen kuuluvat muun muassa laivanrakennus, öljynjalostus, kemikaalit, metalliteollisuus ja elintarvikkeiden jalostus. Se on myös Ukrainan laivastotukikohta ja kalastuslaivaston koti. Se tunnetaan myös valtavista ulkoilmamarkkinoistaan, Seitsemännen kilometrin markkinoista.
Odesan liikenneverkko koostuu raitiovaunuista, johdinautoista, busseista ja marshrutkista.