Sochi resmi menjadi kota satu abad yang lalu, meski asal muasalnya tidak diketahui secara pasti. Para arkeolog telah menemukan jejak pemukiman manusia paling awal di daerah tersebut sejak Zaman Batu. Penyebutan wilayah tersebut pertama kali tercatat pada abad ke-6 SM oleh orang Yunani kuno, yang menggambarkan penduduk wilayah tersebut, Geniokh, sebagai “bajak laut brutal”. Legenda setempat mengklaim bahwa Prometheus, pahlawan mitos Yunani, dirantai di batu dekat Sochi saat ini.
Pada tahun-tahun awal milenium pertama, kawasan ini dijajah oleh Romawi, namun hanya sedikit catatan yang tersisa sejak masa itu. Kemudian datanglah era Kekaisaran Bizantium dan agama Kristen. Bizantium membangun benteng dan gereja, beberapa di antaranya masih bertahan hingga saat ini. Akibatnya, masih terdapat sejumlah besar minoritas Yunani yang tinggal di wilayah tersebut.
Dari abad ke-7 hingga ke-11 M, wilayah tersebut dipengaruhi oleh kerajaan tetangga Abkhazia dan Georgia. Genoa mendirikan beberapa pos perdagangan di sini pada Abad Pertengahan, termasuk Costa, yang menjadi asal muasal nama Khosta, sebuah distrik kota Sochi.
Nama “Sochi” pertama kali disebutkan dalam catatan pengelana dan negarawan Turki Evliya Chelebi, yang mengunjungi pantai Laut Hitam pada tahun 1641, tetapi nama tersebut mengacu pada pegunungan, bukan pemukiman.
Kekaisaran Ottoman menguasai wilayah tersebut pada abad ke-15 dan menyebarkan Islam di sepanjang perbatasan selatan Rusia. Ketegangan antara kedua negara menyebabkan beberapa perang. Sebagai akibat dari perang tahun 1828-29, Kekaisaran Rusia menguasai pantai Laut Hitam yang didambakan.
Namun, wilayah tersebut tetap gelisah karena perang terus-menerus di sekitar Kaukasus, yang berlangsung selama hampir setengah abad dan baru berakhir pada tahun 1864. Akibat perang tersebut adalah relokasi paksa penduduk asli ke dataran rendah Rusia atau migrasi ke Kesultanan Utsmaniyah.
Saat ini, kawasan Sochi saat ini dihuni oleh orang-orang dari seluruh Kekaisaran Rusia, dan pada akhir abad ke-19, Sochi mulai menyerupai resor. Penduduk kaya di St. Petersburg membangun kabin, vila, dan istananya di sini, dan beberapa taman serta kebun ditanami, termasuk Arboretum yang terkenal. Pada tahun 1902, Sochi mendapatkan pusat kesehatan pertamanya: Matsesta. Orang-orang mulai menyebut Sochi sebagai “Kaukasus Riviera”.
Pada tahun 1917, Sochi secara resmi diakui sebagai kota dan pada tahun 1934 pembangunan besar-besaran dimulai setelah pemimpin Soviet Joseph Stalin membangun kediaman musim panasnya di sana. Nomenklatura Partai Komunis mengikutinya dan Sochi dengan cepat menjadi resor utama di Uni Soviet.
Pada akhir tahun 1980an, sekitar 5 juta orang mengunjungi Sochi setiap tahun dan memiliki 200 fasilitas spa dan kesehatan. Berlibur di Sochi merupakan tanda status di Uni Soviet, sebuah keuntungan yang hanya diberikan kepada para pekerja terbaik. Paket liburan hampir sepenuhnya gratis—perusahaan membayar biaya perjalanan, serta kamar dan makan.
Setelah runtuhnya Uni Soviet, orang Rusia mulai lebih banyak bepergian ke destinasi liburan luar negeri; Popularitas Sochi merosot dan infrastrukturnya rusak. Namun, tahun 2007 merupakan tahun yang mengubah kota ini karena terpilih menjadi tuan rumah Olimpiade Musim Dingin 2014, sehingga memastikan bahwa sejumlah besar uang akan dikucurkan ke kota tersebut.
Selain Taman Olimpiade yang megah di dekat Adler, sejumlah hotel menakjubkan telah dibangun baik di tepi laut maupun di pegunungan. Resor ski Rosa Khutor telah direnovasi sepenuhnya dan tidak terlihat aneh di Pegunungan Alpen Swiss saat ini. Kereta berkecepatan tinggi Lastochka (burung “menelan” dalam bahasa Rusia) diluncurkan, menghubungkan Rosa Khutor dengan pusat Sochi.