La laguna di Ria Formosa ha attirato l'uomo dal Paleolitico fino alla fine della preistoria. I primi insediamenti risalgono al IV secolo aC, durante il periodo della colonizzazione fenicia del Mediterraneo occidentale. All'epoca l'area era conosciuta come Ossonoba ed era il centro urbano più importante del Portogallo meridionale e porto commerciale per prodotti agricoli, pesce e minerali.
Tra il II e l'VIII secolo la città fu sotto il dominio dei Romani, poi dei Bizantini e infine dei Visigoti, prima di essere conquistata dai Mori nel 713. Dal III secolo in poi e durante il periodo visigoto, fu sede di una sede vescovile, l'Antica Diocesi di Ossonoba (306-688). La presenza bizantina è sopravvissuta nelle torri delle mura cittadine costruite durante il periodo bizantino.
Con l'avvento del dominio moresco nell'VIII secolo, Ossonoba mantenne il suo status di città più importante nell'angolo sud-occidentale della penisola iberica. Nel IX secolo divenne la capitale di un principato di breve durata e fu fortificata con un anello delle mura difensive. In questo periodo, nel X secolo, cominciò ad essere usato il nome Santa Maria (Shantamariyyat al-Gharbin in arabo) al posto di Ossonoba. Nell'XI secolo la città era conosciuta come Santa Maria Ibn Harun.
Durante i 500 anni di dominio moresco, alcuni ebrei residenti a Faro realizzarono copie scritte dell'Antico Testamento. Uno dei nomi storici di Faro in arabo è أخشونبة (ʼUḫšūnubaḧ). I Mori furono sconfitti ed espulsi nel 1249 dalle forze del re portoghese Afonso III. Con il declino dell'importanza della città di Silves (che divenne sede vescovile regionale come diocesi di Silves poco durante e propriamente dopo la Reconquista), Faro assunse il ruolo di amministrazione dell'area dell'Algarve.