Οι πρώτοι άποικοι της Χαλκιδικής προέρχονται από την Χάλκη και την Ερέτρια γύρω στον 8ο αιώνα Π.Χ. οι οποίοι και ίδρυσαν πόλεις όπως η Μένδη, η Τορώνη και η Σκιώνη, ενώ ένα δεύτερο κύμα κατοίκων ήλθε από την Άνδρο των 6ο αιώνα Π.Χ.
Η αρχαία πόλη Στάγειρα ήταν και η πόλη στην οποία γεννήθηκε ο μεγάλος Έλληνας φιλόσοφος Αριστοτέλης. Κατά την διάρκεια των Πελοποννησιακών πολέμων η Χαλκιδική υπήρξε μια σημαντική εστία πολέμου μεταξύ της Αθήνας και της Σπάρτης. Αργότερα οι νότιες Ελληνικές αποικίες της περιοχής κατακτήθηκαν από τον Φίλιππο ΙΙ και η Χαλκιδική έγινε τμήμα της Μακεδονίας (αρχαίο Ελληνικό βασίλειο). Μετά το τέλος των πολέμων μεταξύ των Μακεδόνων και τον Ρωμαίων η περιοχή περιήλθε στην κατοχή της Ρωμαϊκής Αυτοκρατορίας όπως συνέβη και με την υπόλοιπη Ελλάδα.
Στους αιώνες που ακολούθησαν η Χαλκιδική έγινε τμήμα της Βυζαντινής Αυτοκρατορίας.
Σε ένα χρυσόβουλο (επίσημο δημόσιο έγγραφο - διάταγμα που έφερε χρυσή σφραγίδα) του Αυτοκράτορα Βασίλειου Ι, χρονολογημένο το 885 μ.Χ., το Άγιον Όρος ανακηρύχθηκε ώς μέρος μοναχών, γεγονός το οποίο απαγόρευε την εγκατάσταση λαϊκών, αγροτών και κτηνοτρόφων στην ευρύτερη περιοχή.
Τα επόμενα χρόνια και με την έμπρακτη υποστήριξη του Νικηφόρου ΙΙ Φωκά, ιδρύθηκε το Μοναστήρι της Μεγίστης Λαύρας.
Το Άγιον Όρος με τα Μοναστήρια του αποτελούν μέχρι και σήμερα μια αυτοδιοικούμενη περιοχή στην Ελλάδα.
Μετά απο μια σύντομη Λατινοκρατία (Βασίλειο της Θεσσαλονίκης), η περιοχή περιήλθε στην κατοχή του Βυζαντίου μέχρι που κατακτήθηκε απο τους Οθωμανούς το 1430. Κατά την Οθωμανική περίοδο η περιοχή της Χαλκιδικής υπήρξε σημαντική για τα ορυχεία χρυσού και αποτέλεσε βασικό οικονομικό παράγοντα για τους ντόπιους και την Οθωμανική Αυτοκρατορία γενικότερα.
Το 1821 ξεκίνησε η Ελληνική Επανάσταση υπέρ της Ανεξαρτησίας των Ελλήνων και η Χαλκιδική επαναστάτησε κάτω απο την αρχηγία του Εμμανουήλ Παππά μέλος της Φιλικής Εταιρίας και με την υποστήριξη του τοπικού πληθυσμού.
Η εξέγερση προχωρούσε αργά. Ακόμα περισσότερο η εξέγερση περιορίζεται στις χερσονήσους τους Αγίου Όρους και της Κασσάνδρας.
Ένας απο τους κύριους στόχους ήταν να συγκρατηθεί η έλευση του Οθωμανικού στρατού απο την Κωνσταντινούπολη μέχρι την σταθεροποίηση της επανάστασης στον νότο (κυρίως στην Πελοπόννησο). Τελικά η εξέγερση κατέληξε σε μια νίκη των Οθωμανών στην Κασσάνδρα. Οι επιζώντες μεταξύ των οποίων και ο Παππάς διασώθηκαν απο τον Ψαριανό στόλο που τους μετέφερε κυρίως στην Σκιάθο, στην Σκόπελο και στην Σκύρο. Οι Οθωμανοί προχώρησαν σε αντίποινα λεηλατώντας και καίγοντας πολλά χωριά.
Τελικά η Χαλκιδική ενσωματώθηκε στην Ελλάδα το 1912 μετά τους Βαλκανικούς Πολέμους.
Τον Ιούνιο του 2003 στο τουριστικό θέρετρο Πόρτο Καρράς στο Νέο Μαρμαρά στη Σιθωνία οι ηγέτες της Ευρωπαϊκής Ένωσης παρουσίασαν το πρώτο σχέδιο του Ευρωπαϊκού Συντάγματος.