Il territorio costiero della Val di Cecina contribuì alla vita economica dell'antica Etruria: piccoli nuclei abitativi erano stanziati lungo il collegamento perpendicolare che da Populonia si addentrava nell'entroterra, verso Volterra, sfruttando sia la valle del fiume Cecina che la Val di Cornia. Dal VII - V secolo a.C. nell'Etruria si diffuse la civiltà Etrusca. Il territorio era chiuso da due corsi d'acqua sorgenti dalla stessa montagna, l'Arno ed il Tevere, e la costa.

Nel corso del I - II secolo a.C. si diffuse nell'Etruria la civiltà romana. L'economia dell'intero insediamento doveva basarsi sulla coltivazione delle terre del latifondo e sulla lavorazione dell'olio. La mutazione fondamentale che interessa il territorio della Bassa Val di Cecina in epoca tardo imperiale è conseguenza dell'affermarsi dei grandi latifondi: questa nuova struttura produttiva determinò il progressivo abbandono delle zone costiere e con esso il loro impaludamento.

Nel periodo medievale la Val di Cecina fu sede di significativi centri religiosi dell'ordine Benedettino.

Nel 1785 venne istituita la parrocchia della chiesa di Marina, sulla piazza di fronte alla Colonia del Ginori. Durante la reggenza francese del Granducato di Toscana (1799-1815), la tenuta di Cecina, che era tornata ad essere proprietà granducale nel 1772, venne comprata da Francesco Sassi di Tosa, banchiere fiorentino, a cui subentrarono vari creditori e successivamente due notabili di Bibbona: Tommaso Gardini e Benedetto Cancellierei.

Nel 1852 fu costruita la chiesa e istituita la parrocchia di S. Giuseppe che segnava il limite sud del borgo. La chiesa divenne il riferimento per il successivo sviluppo del paese, intorno all'edificio si articolarono nel tempo una serie di spazi pubblici: il municipio , la stazione ferroviaria, le scuole elementari lungo l'asse ovest, trasversale all'Aurelia. Le strutture erano connesse da un sistema di piazze alberate ciascuna delle quali accoglieva una funzione importante per la comunità - la fiera, le cerimonie religiose, lo svago - la realizzazione del municipio segnò l'inizio del processo di distacco dalla comunità di Bibbona, da cui era sempre dipesa amministrativamente, che terminò con atto ufficiale nel 1906.

Negli ultimi anni del secolo il sistema economico subì alcune mutazioni significative determinate dalla chiusura dell'ampliamento industriale che aveva caratterizzato la zona costiera per duecento anni, la Magona del Ferro (1889).

A seguito di ciò aprirono attività diversificate, tra cui lavorazioni alimentari (pastificio), la fabbricazione di pipe di radica e fornaci di mattoni lungo il corso del fiume Cecina. Il nucleo urbano affermò sempre di più quel ruolo di riferimento per i comuni vicini dal punto di vista degli scambi commerciali e dell'offerta di servizi. All'inizio del 1900 le caratteristiche produttive ed economiche di Cecina erano consolidate, in particolare attraverso la diversificazione della produzione artigianale, l'attività agricola, le attività di scambio commerciale e la fornitura di servizi. A questo tessuto di piccole aziende si affiancò, dopo la chiusura della Magona del Ferro, una grande industria di trasformazione per l'estrazione dello zucchero dalla barbabietola.

Tra la prima e la seconda guerra mondiale si verificò un cambiamento significativo nella produzione agricola che passa dal primato cerealicolo alla coltivazione di ortaggi, di prodotti per animali, di vitigni ed olivi. L'abitato di Cecina si caratterizza per la sua vocazione commerciale, organizzando al suo interno attività sia artigianali che di semplice distribuzione, e per la fornitura di servizi alla popolazione, allargando il bacino di interesse oltre il confine provinciale.