Vịnh Cam Ranh có vị trí chiến lược đáng kể nên từ thời Pháp thuộc người Pháp đã dùng nơi đây làm căn cứ hải quân ở Đông Dương.

Vào đầu thế kỷ 20 Cam Ranh là chặng nghỉ cho hạm đội Đế quốc Nga trên đường sang Viễn Đông giao chiến với Nhật Bản năm 1905. Hạm đội này sau bị đại bại trong Trận Tsushima. Khi Đế quốc Nhật Bản mở cuộc bành trướng thời Chiến tranh thế giới thứ hai thì Vịnh cam Ranh lại được trưng dụng làm địa điểm chuẩn bị cho cuộc tấn công Malaysia năm 1942.

Trong cuộc Chiến tranh Việt Nam Cam Ranh trở thành căn cứ quan trọng của Hải quân Hoa Kỳ và Hải quân Việt Nam Cộng hòa.

Sau khi hai miền Bắc Nam thống nhất thì cảng Cam Ranh được dùng làm căn cứ hải quân quan trọng của Hạm đội Thái Bình Dương của Liên Xô trong bối cảnh Chiến tranh lạnh giữa khối Liên Xô và Hoa Kỳ. Chính phủ Xô viết chính thức ký năm 1978 một thỏa thuận với Việt Nam để thuê hải cảng này trong thời gian 25 năm. Cuối thập niên 1980, Liên Xô tan vỡ; chính phủ Nga nhận kế thừa hợp đồng đó cho tới năm 1993. Một hiệp định mới cho phép Nga tiếp tục có mặt tại Cam Ranh nhưng chủ đích căn cứ này chuyển sang làm nơi thám thính, theo dõi hoạt động của Trung Quốc còn các chiến cụ và quân nhân được rút về Nga. Còn lại là nhân viên kỹ thuật tình báo.

Trong cuộc điều đình kéo dài thời hạn thuê quân cảng Cam Ranh thì Việt Nam đòi Nga phải trả tiền thuê hằng năm là 200 triệu Mỹ kim. Chính phủ Nga không chịu điều khoản này nên ngày 2 tháng 5 năm 2002, lá cờ Nga được hạ xuống lần cuối cùng tại căn cứ Cam Ranh. Hiện tại, chính quyền Việt Nam có dự định phát triển căn cứ này với mục đích dân sự, tương tự như chính phủ Philippines đã làm với Căn cứ không quân Clark của Mỹ.