Eo biển Bosphore đã hình thành vào khoảng năm 5600 TCN khi mực nước biển của Địa Trung Hải/biển Marmara lên cao đã tràn qua nó vào biển Đen - vào thời kỳ đó là một khu vực chứa nước ngọt rất nông.

Một số người cho rằng các trận ngập lụt diện rộng diễn ra ở các khu vực bờ phía bắc của biển Đen khi đó có người sinh sống và cày cấy là nền tảng lịch sử của các câu chuyện về ngập lụt trong sử thi Gilgamesh và Kinh Thánh. (Xem thuyết đại hồng thủy biển Đen.)

Như là điểm hẹp nhất trong hành lang nối biển Đen với Địa Trung Hải, vịnh Bosphore luôn có tầm quan trọng chiến lược và thương mại lớn. Nhà nước Athena cổ đại của người Hy Lạp vào thế kỷ 5 TCN đã rất phụ thuộc vào ngũ cốc nhập khẩu từ Scythia, vì thế sự liên minh với các thành phố kiểm soát eo biển này, chẳng hạn như thuộc địa Megara của Byzantine là cần phải được duy trì và bảo vệ.

Tầm ảnh hưởng chiến lược của eo biển này đã là một trong các yếu tố quan trọng trong quyết định của hoàng đế La Mã là Đại Đế Constantine khi ông thiết lập thủ đô mới của mình vào năm 330 ở Constantinopolis. Thành phố này vào năm 1453 đã trở thành thủ đô của Đế quốc Ottoman và những pháo đài trên cả hai bờ của eo biển gần với thành phố của Đế quốc Byzantine mà người Ottoman đã xây dựng là Anadoluhisari (1393) và Rumelihisari (1451).

Tầm quan trọng chiến lược của eo biển Bosphore vẫn là rất đáng kể và sự kiểm soát nó đã từng là chủ đề của một loạt các cuộc chiến trong lịch sử cận đại và hiện đại, nổi tiếng nhất là Chiến tranh Nga-Thổ (1877-1878), cũng như là cuộc tấn công của khối Liên ước vào Dardanelles năm 1915 trong tiến trình của Chiến tranh thế giới thứ nhất. Một số hiệp ước quốc tế được đưa ra để quản lý việc đi lại của tàu thuyền qua eo biển, bao gồm công ước Montreux về chế độ của các eo biển Thổ Nhĩ Kỳ, được ký kết năm 1936.