Nguồn gốc tên gọi Phan Thiết hiện nay vẫn chưa có sự thống nhất. Có 3 giả thuyết phổ biến nhất như sau: 1. Khi chưa có người Việt định cư, người Chăm gọi vùng đất này là “Hamu Lithít” – “Hamu” là xóm ruộng bằng, “Lithít” là ở gần biển. Lâu dần, âm cuối “Lithit” lại được gắn liền với âm “Phan” tách từ phiên âm của tên hai vùng Phan Rang, Phan Rí mà thành ra Phan Tiết (tên gọi ngày xưa) và sau này người ta gọi chuẩn với cái tên là Phan Thiết. 2. Người Việt đã phiên âm lại cách gọi tên của người Chăm trước đó, như là Mang-lang (Phan Rang), Mang-lý (Phan Rí), và Mang-thít (Phan Thiết). Ba địa danh này được gọi chung là “Tam Phan” ở vùng Nam Trung Bộ hiện nay. 3. Hoàng tử đóng đồn trấn ngữ vùng đất này vào thế kỷ XIV tên là Po Thit, được người Việt đọc trại ra mà thành Phan Thiết.
Dù tên gọi Phan Thiết đã xuất hiện từ khoảng thế kỷ 17, nhưng phạm vi lãnh thổ này không thực sự rõ ràng, chưa xác định ranh giới. Cho đến gần cuối thế kỷ 19, Phan Thiết vẫn chưa được công nhận chính thức là một đơn vị hành chính trực thuộc tỉnh Bình Thuận. Năm 1867, sau khi Pháp chiếm xong Nam kỳ lục tỉnh, đã có nhiều sĩ phu yêu nước từ Nam kỳ ra Phan Thiết lánh nạn để tìm cơ hội đánh Pháp, trong đó có Nguyễn Thông – cựu quan triều đình. Sau này 2 người con của Nguyễn Thông đã thành lập trường Dục Thanh Học Hiệu ở Phan Thiết và hưởng ứng cuộc vận động Duy Tân do cụ Phan Châu Trinh khởi xướng. Năm 1883, triều đình Huế và Pháp kí Hiệp ước Harmand, thừa nhận sự bảo hộ của nước Pháp ở Bắc kỳ và Trung kỳ, chấp nhận cắt tỉnh Bình Thuận vào Nam kỳ thuộc Pháp. Ngày 20-10-1898, Vua Thành Thái ra đạo dụ xác lập thị xã Phan Thiết, đồng thời dời tỉnh lỵ của tỉnh Bình Thuận từ Hòa Đa về Phan Thiết. Đây cũng là ngày thành lập của hầu hết các thị xã khác ở miền Trung là Huế, Hội An, Qui Nhơn, Thanh Hoá, Vinh. Năm 1903, Pháp cho xây dựng nhà ga xe lửa Phan Thiết. Năm 1905, thị xã Phan Thiết cũng vẫn chưa xác định rõ ranh giới. Tòa sứ Bình Thuận (bộ máy thống trị của Pháp) do một công sứ (résident) đứng đầu đặt thường trực tại Phan Thiết. Ngày 4 tháng 11 năm 1910, toàn quyền Đông Dương A.Klobukowski ra quyết định về Phan Thiết. Lúc này Phan Thiết chính thức bao gồm 16 làng xã. Bên hữu ngạn sông: Đức Thắng, Thành Đức, Nhuận Đức, Nam Nghĩa, Lạc Đạo, Tú Long; bên tả ngạn sông: Long Khê, Phú Trinh, Trinh Tường, Đảng Bình, Quảng Bình, Thiện Mỹ, Thiện Chánh, Xuân Hoà, An Hải, Sơn Thuỷ (năm làng sau trước đây là thuộc khu vực Phố Hài). Có thêm địa danh mới như Nam Nghĩa, Quảng Bình (dân Quảng Nam, Quảng Nghĩa, Quảng Bình di cư vào Phan Thiết). Đến lúc này, Phan Thiết đã trở thành một đô thị khá sầm uất, các đường phố được đặt tên và các công sở được xây dựng theo kiến trúc của Pháp. Các xí nghiệp công nghiệp lần lượt ra đời như nhà máy điện, xưởng cơ khí sửa chữa, nhà máy xay xát, sở khai thác muối. Đến năm 1915, xí nghiệp nước khoáng Vĩnh Hảo (nay thuộc xã Vĩnh Hảo, huyện Tuy Phong) chính thức đi vào khai thác. Thị xã Phan Thiết liên tục làm tỉnh lỵ của tỉnh Bình Thuận khi nó được thành lập, kể cả khi Bình Thuận sáp nhập vào tỉnh Bình Tuy và Ninh Thuận để trở thành tỉnh Thuận Hải sau năm 1975, hoặc là khi đã tách ra lại như hiện nay. Ngày 25 tháng 8 năm 1999, chính phủ quyết định nâng cấp thị xã Phan Thiết thành thành phố Phan Thiết trực thuộc tỉnh Bình Thuận. Nhắc đến Phan Thiết, không thể không nhắc đến Mũi Né, nơi có bờ biển trải dài rất đẹp. Trước năm 1975, Mũi Né là quận lỵ của quận Hải Long, tỉnh Bình Thuận.
Tháp nước Phan Thiết là một công trình kiến trúc nổi tiếng ở Phan Thiết mà ngày nay là biểu tượng của thành phố này cũng như của tỉnh Bình Thuận. Hình ảnh của nó được vẽ cách điệu trên biểu trưng của tỉnh Bình Thuận. Đây có lẽ là tháp nước đẹp và độc đáo nhất Việt Nam, được xây dựng theo kiến trúc phương Đông, do hoàng thân Suphanouvong thiết kế và xây dựng vào thập niên 1930, khi ông bị toàn quyền Đông Dương bổ nhiệm làm công chức Sở Công chánh An Nam Trung Kỳ. Ông là kiến trúc sư trưởng tại đây, và cũng là kỹ sư cầu đường đầu tiên của Đông Dương. Khi làm việc tại Nha Trang, ông lấy vợ là một trí thức người Việt Nam. Hoàng thân Suphanouvong sau này trở thành chủ tịch đầu tiên của nước CHDCND Lào, từ năm 1975 đến 1991.