Die Bucht wurde 1536 von dem Spanier Juan de Saavedra entdeckt. Sein Schiff wurde von Diego de Almagro ausgesandt. Die Gründung der Stadt erfolgt im Jahr 1544 durch Don Juan Bautista Pastene.
Während der Kolonialzeit entwickelte sich Valparaíso zunächst nur langsam und blieb ein kleines Dorf, auch wegen zahlreicher Überfälle von Piraten. So überfiel Francis Drake auf seiner Weltumsegelung am 5. Dezember 1578 die Stadt, erbeutete ein Schiff und plünderte die Häuser.
Erst mit dem Ausbau der Handelsbeziehungen zu Großbritannien und den USA gegen Ende des 18. Jahrhunderts beschleunigte sich die Entwicklung.