I primi insediamenti alle risorgive del Timavo risalgono al periodo del Neolitico, come lo rivelano studi effettuati di recente. Il primo insediamento di rilievo è quello dei Veneti i quali, cacciati dagli Euganei, fondarono qui il primo centro religioso di questo popolo. Successivamente l'area fu occupata dai Romani che, nel 129 d.C., annessero i Veneti e nel braccio terminale del Timavo costruirono un porto con sede doganale e i magazzini portuali; un faro rappresentava simbolicamente il confine tra est e ovest. Questo porto era situato in un punto strategico vicino alla via "Gemini sud", realizzata sull'antico tracciato delle strade che collegavano i castellieri. Il porto del Timavo, punto di partenza per le rotte per l'Istria, è stato di fondamentale importanza fino alla metà del 1400; da questo periodo e fino alla fine del 1700 ha avuto una funzione minore e di tipo prettamente locale, mentre dall'inizio del 1800 ha riassunto nuovamente un ruolo strategico soprattutto di tipo militare.

A sud delle risorgive del Timavo esisteva un altro porto romano, e più sotto, nella baia di Duino venne realizzato il cosiddetto "porto del Bivio" avente funzione di porto commerciale, soprattutto per le navi da trasporto della pietra delle cave di Sistiana. La zona di Duino era comunque strategica poiché sono stati rinvenuti i resti di un castelliere e vi si era costruita una torre di guardia all'epoca di Diocleziano, ora inglobata nel Castello Nuovo. Sembra che il porto di Sistiana sia ancora più antico di quello del Timavo, poiché dovrebbe risalire al II secolo a.C.; nel II° secolo d.C. vennero qui aperte due cave per l'estrazione della pietra, una in prossimità dell'attuale "Caravella" ed un'altra tra "Castelreggio" e l'albergo "ENALC", che vennero in gran parte utilizzate per la costruzione di Aquileia.

Nel periodo di stabilità politica romana, a cavallo dell'anno 0, le aree di Duino e di Sistiana divennero luoghi di attrazione turistica, come lo dimostrano i resti delle ville rinvenuti in prossimità della costa; è in questo periodo che anche Trieste diviene colonia romana mentre venivano abbandonati i castellieri del Carso, non essendoci più la necessità di difesa. Inoltre, si iniziò a coltivare la vite lungo il costone sul mare orientato a ponente, con la produzione del famoso vino denominato "Pucinum", e contemporaneamente venne incrementata l'agricoltura lungo la via Gemini. La caratteristica principale di quest'ambito era comunque la presenza estesa di area boscata, soprattutto querceti, sottoposta a severo controllo e tutela: esisteva infatti la figura di un responsabile del taglio degli alberi, concesso solamente per l'approvvigionamento di legna da ardere e di limitate aree da adibire a pascolo di ovini.
In questo periodo esisteva pure un allevamento di cavalli nei pressi delle risorgive del Timavo.

L'ambito del Timavo è stato da sempre luogo mistico e deve la sua storia all'importanza attribuita alle risorgive nel corso dei secoli. Probabilmente già profondo e navigabile nell'antichità, il fiume usciva dal monte con nove bocche: Vitruvio lo annovera fra i più importanti fiumi e Virgilio lo decanta nel I° libro dell'Eneide "Unde per ora novem vasto cum murmure montis it mare praeruptum, et pelago premit arva sonanti".
Sul luogo dell'attuale Chiesa di S. Giovanni vennero costruiti dapprima i templi di Diomede e di Nettuno, poi quelli di Diana Lincea e della Speranza Augusta. Nel IV secolo venne qui costruito un cenobio dei Benedettini che venne distrutto dagli Avari nel 611; ricostruito, fu successivamente abbattuto dagli Ungheri nel 902; riedificato il secolo seguente dal patriarca di Aquileia Ulrico I, venne definitivamente distrutto da una incursione turca che non lasciò alcuna traccia dell'insediamento.

Le incursioni turche iniziarono nel 1470 e continuarono fino alla fine del secolo; nel 1740 l'Asquini scriveva: "In luogo dell'antidetto Monistero (…) ora si vede un Ospizio, eretto nel periodo di permanenza nel luogo, i Benedettini fecero opere di bonifica nell'area paludosa delle risorgive inserendo nell'ambiente coltivazioni di liquirizia e melograni."

Non meno densa di storia ed avvenimenti è l'area di Duino. Nel 100 d.C. venne costruito il vecchio castello con una torre quadrangolare che ne segnava l'ingresso e il complesso era circondato da mura merlate. I signori di Duino lo abitarono per due secoli e fino alla fine del XIV secolo; ad essi succedettero i Walsee che costruirono il castello nuovo e lasciarono il primo in rovina. Il nuovo castello, che ingloba al suo interno i resti di un castelliere, è caratterizzato tuttora da una doppia cinta muraria merlata e due torri, una romana e una risalente al XV secolo. Nel corso dei tempi ebbe come proprietari Federico III, i Veneziani, gli Hoffer, i Torriani, gli Hohenlohe ed i principi di Torre Tasso.

L'abitato di Aurisina, per come si presenta attualmente, venne fondato nel corso del XIV secolo, anche se sicuramente nel periodo romano questa zona era già abitata in concomitanza con l'attivazione delle prime cave di estrazione della pietra. Il suo sviluppo urbanistico si può dividere in due fasi principali: la prima, tra il XV e il XVIII secolo, in cui gli abitanti, prevalentemente pastori ed agricoltori, costruirono le proprie abitazioni verso nord; la seconda, tra il XVIII e il XIX secolo, che segna l'espansione dell'abitato per il forte aumento demografico dovuto alla costruzione della ferrovia e alla imponente attività delle cave.

L'antico abitato di Santa Croce ha avuto un maggiore rapporto con il mare dall'origine e a tutt'oggi da qui si può godere di uno splendido panorama sul golfo; situato al margine dell'altipiano, a picco sul mare, era collegato da un sentiero che conduceva alla spiaggia sottostante dove venivano ricoverate le barche da pesca. Alla fine dell'800 venne costruito un porticciolo, tuttora esistente, al fine di proteggere dai marosi i pescherecci.
Le prime sostanziali trasformazioni sul territorio, che era quindi caratterizzato prevalentemente da aree boscate lungo tutto l'arco costiero fino ai margini del nucleo di Trieste, vennero messe in atto nel corso del XIV secolo, quando vennero praticati disboscamenti a larga scala per la creazione di nuovi pascoli; successivamente, nel corso del 1600, venne introdotta dai Friulani la coltivazione del granturco.

Un elemento fondamentale nella trasformazione morfologica dell'area è stato senza dubbio quello legato all'attività estrattiva della pietra, presente un po' dappertutto nel territorio. La zona più estesa è quella che comprende le antiche cave romane, situata ora tra la linea ferroviaria Monfalcone - Trieste e la strada costiera. Le cave, utilizzate fin dal periodo di Cesare Augusto, vennero in gran parte sfruttate per la costruzione di Aquileia; dopo la sua distruzione, le cave vennero abbandonate e vennero riattivate per un breve periodo unicamente per la ricostruzione della stessa Aquileia. Dopo secoli di inattività, furono nuovamente riutilizzate solo verso la metà dell'800 per il rinnovamento edilizio delle principali città dell'impero Austro-Ungarico. Delle cave esistenti, attualmente sono in funzione estrattiva circa il 50%.

Le iniziative di maggiore rilievo che hanno trasformato questo tratto di costa durante il periodo che va dalla fine dell'800 ad oggi, sono la realizzazione della rete ferroviaria, l'interramento di parte della costa tra Duino e le foci del Timavo e la costruzione della strada costiera.

Nel 1857 venne inaugurata la linea ferroviaria Trieste-Vienna a cui seguì la necessità di prevedere un collegamento alla rete del regno Lombardo-Veneto. Il tracciato ferroviario realizzato, che corre lungo le ultime propaggini del carso sul mare, ha segnato una profonda cesura del territorio, separando in qualche modo la parte di carso a mare da quello a monte e contemporaneamente ne ha segnato i destini in modo diverso tuttora visibili.

Nel 1890 viene redatto un progetto per l'interramento di parte della costa a sud delle foci del Timavo, denominata Bratina, e venne creato un lembo di terra artificiale a mare che mutò la morfologia del territorio per il tratto che va dalla zona denominata Cernizza al Timavo, e già dal 1899 si insediarono qui i primi abitanti.

Negli anni che vanno dal 1940 al 1950, la parte prossima al mare venne modificata mediante l'apertura di tre canali navigabili che portarono alla creazione di due lembi di terra denominate "zappoli". Nello stesso periodo venne edificato ex-novo l'attuale Villaggio del Pescatore, chiamato allora San Marco, e amministrato dal Genio Civile che ospitava prevalentemente le famiglie dei lavoratori ai cantieri e pescatori. Negli anni successivi, il canale adiacente le abitazioni venne banchinato prima e attrezzato poi per ospitare un piccolo mandracchio munito di alaggio.

Un altro intervento importante fu nel 1920 la riapertura della cava di Sistiana per la costruzione del porto di Trieste. E' in questi anni che contestualmente si diede avvio allo sviluppo turistico della baia di Sistiana con la costruzione di due alberghi, preceduta dal rimboschimento di alcune zone contigue con pino di Aleppo e pino nero. Venne così creata la pineta di Duino e aperti sentieri sul Carso, tra cui il sentiero Rilke, percorso panoramico sopra le falesie di Duino inaugurato nel 1987.
Nella baia di Sistiana vennero costruiti tre moli per l'attracco delle navi da carico e da turismo e dopo il secondo conflitto furono realizzate le banchine per le navi da diporto unitamente alla scogliera di protezione del porto.

Per quanto riguarda le vie di comunicazione, l'itinerario della strada romana venne usato fino al 1700. Con l'arrivo dei Francesi, venne realizzata la Strada d'Italia che percorreva l'antico tracciato della Gemina sud prolungata fino a Gorizia, oggi chiamata "del Vallone".
Il collegamento con l'isolotto del Lisert avvenne dapprima con un ponte costituito da barche accostate e poi con un ponte in legno (1813). Questa strada subì variazioni di andamento fino alla metà dell'800 e venne ribattezzata Strada Commerciale.

Agli inizi del '900 si iniziò a studiare concretamente la realizzazione di una strada litoranea per congiungere Trieste a Monfalcone. Le linee generali del progetto elaborato dall'ing. Comel e dall'ing. Mazorana, prevedevano l'inizio di questa strada fra Cedas e Barcola, non doveva attraversare il parco di Miramare ed i bagni di Sistiana, avere una larghezza di 12 metri. Questo progetto venne approvato nel 1908 con la riduzione della larghezza stradale a 9 metri.
Nel 1952 venne iniziata la costruzione della S.S. 202, costruita seguendo il tracciato di una strada preesistente, nel tratto da Sistiana a Trieste, ad opera del Governo Militare Alleato, e nel 1969 venne realizzato il tratto compreso tra il Lisert e Sistiana.