La laguna de Ría Formosa atrajo al hombre desde el Paleolítico hasta el final de la prehistoria. Los primeros asentamientos datan del siglo IV a.C., durante el periodo de colonización fenicia del Mediterráneo occidental. En aquella época, la zona se conocía como Ossonoba y era el centro urbano más importante del sur de Portugal y puerto comercial de productos agrícolas, pesqueros y minerales.
Entre los siglos II y VIII, la ciudad estuvo bajo dominio de los romanos, luego de los bizantinos y más tarde de los visigodos, antes de ser conquistada por los moros en el 713. A partir del siglo III y durante el período visigodo, fue sede de una sede episcopal, la antigua diócesis de Ossonoba (306-688). La presencia bizantina ha perdurado en las torres de las murallas de la ciudad que se construyeron durante el período bizantino.
Con la llegada del dominio árabe en el siglo VIII, Ossonoba conservó su estatus como la ciudad más importante del extremo suroeste de la Península Ibérica. En el siglo IX, se convirtió en la capital de un principado de corta duración y fue fortificada con un anillo. de murallas defensivas. En esta época, en el siglo X, se empezó a utilizar el nombre de Santa María (Shantamariyyat al-Gharbin en árabe) en lugar de Ossonoba. En el siglo XI, la ciudad era conocida como Santa María Ibn Harun.
Durante los 500 años de dominio árabe, algunos residentes judíos de Faro hicieron copias escritas del Antiguo Testamento. Uno de los nombres históricos de Faro en árabe es أخشونبة (ʼUḫšūnubaḧ). Los moros fueron derrotados y expulsados en 1249 por las fuerzas del rey portugués Alfonso III. Con la disminución de la importancia de la ciudad de Silves (que se convirtió en obispado regional como Diócesis de Silves poco durante y después de la Reconquista), Faro asumió el papel de administración de la zona del Algarve.