Seit 1323 gehört Warnemünde zu Rostock. Wegen seiner strategisch günstigen Lage an der Mündung der Warnow – daher der Name – kaufte die reiche Hansestadt Rostock dem finanziell ewig knappen Landesherrn den Ort ab. So hatte sie die Macht über die Zufahrt ihrer eigenen Schiffe auf die Ostsee und konnte gleichzeitig unliebsamen Besuch abhalten. 

Die Rostocker hielten die Warnemünder recht kurz: Es galt ein Gewerbeverbot; nur Fischfang, Seefahrt und Lotsentätigkeit waren erlaubt; der gefangene Fisch durfte nur in Rostock selbst verkauft werden. Erst mit dem Aufkommen des Bädertourismus im 19. Jahrhundert gewann Warnemünde Freiheiten, damit die Gäste angemessen versorgt werden konnten. Neue Häuser, erste Hotels und eine Chaussee wurden gebaut, es folgten Telegrafenanschluss (1863), Straßenbeleuchtung (1865), Telefon- (1889) und Stromanschluss (1895); eine neue Kirche ersetzte die Vorgängerin aus dem 15. Jahrhundert. Die Zug- und Schiffsanbindungen nach Berlin und Gedser/Kopenhagen (1886) sowie die Fluglinie Berlin-Warnemünde/Hohe Düne-Kopenhagen-Stockholm (1919) machten Warnemünde für internationales Publikum erreichbar. Mit Ausnahme des Ersten Weltkriegs wurde der Tourismus damit zum wichtigsten Wirtschaftszweig.

Mit der Inbetriebnahme eines Seefliegerhorstes 1913 in Hohe Düne jenseits der Warnow begannen die Industrialisierung und die Entwicklung als Militärstandort. Ab 1922 etablierte sich mit den Heinkel-Flugzeugwerken einer der größten Flugzeugbauer jener Zeit: Die Heinkel He 178 war 1939 das erste Düsenflugzeug der Welt! Aus den ansässigen Flugzeugwerken und Schiffswerften wurden bald Rüstungsbetriebe, sodass Warnemünde auch Ziel alliierter Bomber wurde.

Mit dem Krieg kam der Tourismus zum Erliegen, bald waren die einstigen Hotels und Pensionen mit Aussiedlern und Flüchtlingen belegt; ein Umstand, der bis weit in die Nachkriegszeit anhielt. Nach 1945 wurden Werften und Flugzeugwerke teilweise demontiert und als Reparationszahlungen in die Sowjetunion transportiert. In den 1950er-Jahren entstand die Warnowwerft mit zeitweise über 10.000 Mitarbeitern, die sich zur größten Werft des Landes entwickelte und über die größte Schiffbauhalle Europas verfügte. Seit 1956 ist Hohe Düne Marinestützpunkt.

Der Tourismus nahm nach dem Krieg zögerlich wieder Fahrt auf, lange fehlte es an Unterkünften und Versorgungsmöglichkeiten. 1971 eröffnete das mit schwedischer Hilfe errichtete Neptun-Hotel, das neben Leuchtturm und Teepott bis heute ortsbildprägend ist. In den 1970er- und 80er-Jahren wurde Warnemünde trotz mangelhafter Infrastruktur zu einem der gefragtesten Urlaubsziele in der DDR.

Seit 1990 sind zahlreiche neue Hotels, Ferienwohnungen u. ä. entstanden, gastronomische Einrichtungen, Dienstleister und Eventanbieter aller Art versorgen die im Sommer täglich Tausenden Gäste. Seit 1990 ist das Ostseebad Anlaufpunkt für Kreuzfahrtschiffe und entwickelte sich mit rund 200 Schiffsbesuchen jährlich zu einem der größten Kreuzfahrthäfen Deutschlands. Höhepunkte im Veranstaltungskalender sind die Warnemünder Woche und die Hanse Sail.

Interessantes über die Warnemünder Geschichte gibt es im Heimatmuseum zu erfahren.