Предполагается, что Батуми расположен на месте одной из греческих колоний на побережье Колхиды.
Её окрестности древние греки называли «Батус Лимен» или «Батис-Лимен» — «глубокая гавань», отсюда и пошло современное название города.
С XV по XVII век за контроль над Батуми воевали грузинские дворяне и крепнущая Османская империя.
В 1614 году морская блокада вынудила гурийского монарха передать Аджарию туркам.
Так как эти края были далекой пограничной переферией, турки почти не уделяли им внимания — в то время население Батуми насчитывало около 2,000 человек, а первая каменная мечеть появилась лишь в 1861 году.
Четыре года спустя,в 1865 году, был построен первый греческий православный храм — церковь Св. Николая.
Она действует и по сей день, а также является самой старой церковью города (мечеть была снесена во времена Советской власти).
В 1883 году была построена железнодорожная ветка от Самтредии до Батуми.
Десять лет спустя был открыт первый керосинопровод диаметром 200 мм, длиной 833 км (вдоль железной дороги) для перекачки керосина из Баку в Батуми, ставший самым крупным трубопроводом в мире.
В ходе Первой мировой войны, Батуми был последний раз оккупирован Турцией.
Мирный дрговор 1920 вернул город в состав Грузинской Демократической Республики.