Na wschód od Ostii znajdują się wyrobiska solne, z których najprawdopodobniej wydobywano sól morską już w środkowym i późnym okresie brązu (1400–1000 lat p.n.e.). Obok wyrobisk mogły we wczesnej erze żelaza (1000–700 lat p.n.e.) istnieć niewielkie wioski.

Zgodnie z przekazami takich autorów jak Enniusz, Liwiusz, Cyceron i Dionizjusz z Halikarnasu, Ostia została założona przez czwartego króla Rzymu, Ankusa Marcjusza, w roku 620 p.n.e., lecz dotąd nie odnaleziono żadnych pozostałości archeologicznych, poświadczających ten okres.

Za czasów Republiki jako port wykorzystywano naturalne ukształtowanie terenu przy ujściu Tybru, dopiero w czasach Cesarstwa cesarz Klaudiusz zbudował sztuczną przystań, zaś Hadrian rozkazał wykonać kanał łączący port z Tybrem. Wówczas Ostia rozkwitła jako miasto, dodatkowo wzbogacona budowlami przez Marka Aureliusza i połączona z wiecznym miastem nową drogą – Via Portuensis, przebiegającą prawym brzegiem Tybru. Wraz z upadkiem politycznym i militarnym miasta Rzymu, Ostia straciła na znaczeniu, a port w ciągu stuleci zamienił się w bagnisko. W latach 827–844 papież Grzegorz IV odnowił miasto, wznosząc fortyfikacje, które miały bronić je przed Saracenami, i nadał mu nazwę Gregoriopolis[1][2]. W 849 w pobliżu Ostii doszło do bitwy morskiej, w której flota chrześcijańska pokonała flotę arabską.