Vid utloppet från Strömsvattnet anlades under 1500-talet en lastplats för timmer, Strömmen. Sedan Bohuslän genom freden i Roskilde 1658 kom att tillhöra Sverige uppstod ett behov av en stad i norra delen av landskapet, för att avleda västkustens handel från det norska Fredrikshald. Strömmen fick köpingsrättigheter 1667, men det är inte helt klart när stadsrättigheter erhölls. I ett kungabrev 1672 kallas samhället "staden Strömstad" och hade då redan ordnat stadsstyre med borgmästare och råd. Den förste borgmästaren hette Anders Jutterbock. Stadsrättigheterna stadfästes formellt av Karl XI den 15 april 1676. Den första stadsplanen "avrijtat anno 1695" av Johan Kempenschiöld omfattar några tomter efter åns södra sida och vid stranden. Stadens dåtida grundstruktur med kyrka och torg överensstämmer med dagens.
På grund av sitt läge nära gränsen till Norge har Strömstad inte undgått att beröras av konflikter mellan de nordiska länderna. Redan 1675 brände och skövlade den danske generalen Gyldenlöwe staden samt höll den besatt till freden i Lund 1679.
Under kriget mot Norge 1716 - 1718 kom Strömstad att fungera som ett högkvarter för Karl XII. Vid sina besök i Strömstad bodd Karl XII hos borgmästare Ivar Olofsson Kamp, vars hus var beläget ungefär där Polishuset idag har sin bakgård. De sista resterna av Kamps hus bortschaktades 1991.
År 1717 utsattes Strömstad för två anfall av en dansk flottstyrka under Tordenskjold
. Trupper landsattes 8 juli men möttes av 1 800 svenskar under generalmajor Johan Giertta och kastades tillbaka. Den 3 augusti avslogs ett nytt anfall. Ett monument på Laholmen minner om de hårda striderna. Under april - oktober 1718 styrdes riket från Borgmästare Kamps hus, Då planlades också den ödesdigra attacken mot Fredrikstens Fästning, som slutade med Kungens död den 30 november 1718.
Under 1700-talet utvecklades staden, mycket tack vare de stora sillperioderna.
Linné-lärjungen Peder Kalm besökte Strömstad och Kosteröarna under sommaren 1742 och sammanfattade i sin "Resa till Bohuslän" sina intryck av nordbohuslänningen: "Et arbetsamt och idogt folk var här öfver alt af bägge könen, enkanneligen kan väl icke flitigare folk gifvas än mästa parten af Fiskarena; de lata voro här sällsynte. ...Eljest är det i gemen at säga et mycket fromt och godt folk, trogna mot öfverhet, hörsamma mot sina förmän, lydige mot sina lärare, vänlige och enhällige inbördes och sins emellan, trägne i sina sysslor. Falskheten och et förstält väsende har ännu icke hunnit nästla sig här in."
Efter en lång period lugn bröts freden 1788, då prins Carl av Hessen ryckte in i Bohuslän över Svinesund och under en kort tid besatte Strömstad. Denna gång blev det inga våldsamheter; istället rådde ett vänskapligt förhållande mellan inkräktarna och stadens innevånare.
Strömstad hade ca 300 invånare omkring 1750, men det stundom mycket goda och inkomstbringande sillfisket gav en ekonomisk skjuts framåt. 1805 hade folkmängden ökat till nära 1 100.
I april 1808 gjorde en norsk eskader under befäl av kapten Motzfeldt ett försök att landstiga i Strömstad. Angreppet avslutades med att den norska styrkan drog sig tillbaka. Under många år firades segern i stadsparken med en årlig fest den 27 april. År 1827 skadades emellertid en ung man av en exploderande salutkanon, varvid Karl IV Johan förbjöd staden att fortsättningsvis fira detta minne.
Strömstad blev redan i slutet av 1700-talet känd som bad- och hälsoort. Lejonkällan utanför Surbrunn hade redan 1782 ett gott rykte som hälsokälla och nyttjades flitigt av brunnsgäster under hela 1800-talet. Vid Bojarkilen fanns redan 1786 ett varmbadhus, Sveriges första. Under 1800-talet byggdes två nya varmbadhus ungefär där dagens badhus finns. Dåvarande kronprins Oscars upprepade besök bidrog till att Strömstad blev en av landets mest populära badorter.
Sjöfartsstaden Strömstad växte fram under 1800-talet, då många fartyg i kusttrafiken hade sin hemmahamn här. Kustfiske och småskalig redarverksamhet blev viktiga näringar för staden. Under 1900-talet fick handel och vissa tjänster allt större betydelse, liksom bl.a. fiskerinäringen som konservindustri samt mekaniska verkstäder. Turist- och servicenäringen har förblivit en av de viktigaste näringarna i kommunen.
Kring sekelskiftet 1900 fick stenindustrin ett stort uppsving, som varade fram till 30-talet. Krokstrands samhälle var vid denna tid större än Strömstad. Bohusläns äldsta Folkets Hus finns fortfarande bevarat mitt i det gamla stenhuggarsamhället och används till sammankomster och olika kulturella arrangemang.
Vid tre tillfällen under 1900-talet har Strömstad befunnit sig i närheten av internationella konflikter. Vid upplösningen av unionen mellan Sverige och Norge 1905 var det ett tag mycket spänt vid gränsen. Militär hade besatt staden och svenska flottan befann sig på redden i högsta beredskap. Under det första världskrigen 1914-1918 förlades trupp till Strömstad, landsstormen mobiliserades och flottan gjorde besök i staden. Under andra världskrigen 1939-1945 gränsade Strömstad till en krigszon och två tyska plan blev nedskjutna över staden. Många strömstadsbor bistod med viktig hjälp till den norska motståndsrörelsen.
Som en symbol för banden mellan Norge och Sverige invigdes Svinesundsbron den 15 juni 1946 av Norges konung Haakon VII och Sveriges kronprins Gustaf Adolf. Femtio år senare den 10 juni 2005 invigdes den nya bron av kungarna Carl den XVI Gustaf och Harald V.
