La leggenda vuole che derivi il nome dalle mitiche Sirene, metà donne metà pesce, che spingevano i naviganti a naufragare contro le sue rocce. Di probabile origine greca, fu controllata dai romani nell'89 a. C. Sede vescovile dal 420, passò nel 552 ai bizantini, e dal IX secolo fu un ducato autonomo, in lotta con le vicine città di Amalfi e Salerno. Nel 1137 il ducato di Sorrento fu incorporato nel regno normanno, e da allora seguì le sorti politiche di Napoli.
Il centro storico mostra ancora il tracciato ortogonale delle strade di origine romana, mentre verso monte è circondato dalle mura cinquecentesche. Vi si trovano il Duomo, riedificato nel XV secolo, con facciata neogotica, e la chiesa di San Francesco d'Assisi, con un notevole chiostrino trecentesco. Nel museo Correale sono esposte collezioni di reperti greci e romani e di porcellane di Capodimonte, con una sezione di pittura del XVII-XIX secolo; dal parco si gode inoltre una magnifica vista sul golfo. Presso la Punta del Capo, 3 km a ovest, si trovano resti romani ritenuti della villa di Pollio Felice (I secolo d.C.). Un'altra villa marittima è la villa di Agrippa Postumo, sotto l'attuale Hotel Syrene. La villa fu fatta costruire dallo sfortunato nipote di Augusto. Attualmente si possono solo vedere dei ruderi delle peschiere. La villa era parte di un vasto complesso monumentale che poi fu inglobato nel monastero di San Paolo.

Nel 1955 è stato girato a Sorrento il film Pane amore e... regia di Dino Risi con Sofia Loren e Vittorio De Sica. A Sorrento sono state girate anche numerose scene della fiction "Capri" trasmessa nell'autunno 2006 su rai 1.