长沙港的地貌形态是大地构造几经变化和水路不断变更造成的。中生代末期的造山运动，形成岳麓山呈半圆形揽抱长沙港的基本骨架。更新世末期，长沙区域由南向北发生了一次倾斜运动，古湘江东岸连同其上覆的阶地层，沿水流走向断裂而翘起，古浏渭河（今浏阳河）与古湘江汇于今长沙市南郊烂泥冲一带，那时湘江的深槽在今新开铺——白沙井——烈士公园一带，今市区均为水域。西岸迫近岳麓山，相对较浅；其后，阶地盆块再次活化，东南岸复隆起，浏水迫而北向；西岸渐次形成小丘、盆地与港汊相间的水网区。距今约５０００～６０００年前，长沙港区内已有先民进行港区开发。
春秋战国时，楚国统一南方，长沙地区成为楚国重要的产粮基地。长沙开始在今湘江西岸的三汊矶修筑港城，城由黄粘土板筑而成，即后人所谓的“古北津城”。由于东岸宽阔，河谷深切，地理条件明显优于西岸，秦汉时港城迁筑于东岸。１９９７年走马楼出土了大量吴简，多为商务与金融方面的契约，可见当时的商贸活动相当繁盛。由于港口水运的发展，征收的“船钞”和水运营业税“算缗”成为孙吴政权的重要财源。东晋，政治中心南移至今南京，入湘流民也多了起来，长沙港“委输甚众”。
唐代，长沙港商舟通江淮、巴汉、南越，港城多富商，港口堤岸（今藩城堤至北正街一线）几经修整，风光甚美。“岸花飞送客，樯燕语留人”，这是杜甫离开长沙去衡阳时写的诗句，可见当时港口之美。安史之乱后，湖南所征漕粮较初唐时增加约２０倍，大多自长沙港发运，“西指长安，三秦之人待此而饱”。长沙港从此成为四大米市之一。
朝代更替，战乱或起或息，长沙港几经破坏和重建。康乾盛世的百余年间，长沙港城人口大增，商业鼎盛。嘉庆年间，港城“人烟稠密，冠盖纷纭，闾阎林立，商贾云连”；“船户生意，沿江约有十余里，上溯粤桂，下通江汉”，长沙港的运粮船只“连樯衔尾”。港口码头已由清初的９个增至２７个。１９０４年，长沙港辟为商埠后，英、日、美、德等国货船争相而至，致使本土商人“深有夺我凤凰池之叹”。
