Sur la rive gauche du Haut du Cap, Christophe Colomb a construit un petit fort avec le reste du navire Santa María lorsqu'il a été détruit le jour de Noël 1492 ; il a nommé le fort La Navidad (en anglais, "Christmas"). Ce fort a été le premier bâtiment européen en Amérique.
La région autour de la ville portait le nom Taíno de Guarico, nom utilisé par les colons espagnols pour la région et la nouvelle ville. Lorsque les Français sont venus de l'île de la Tortue pour y vivre, ils ont fondé la ville en 1670 et le roi de France Louis XIV a donné à l'endroit le nom de Cap-Français en 1711 ; elle a ensuite été la capitale de la colonie de Saint-Domingue jusqu'en 1770, date à laquelle Port-au-Prince est devenue la nouvelle capitale.
La ville a été détruite par les Espagnols en janvier 1691, après la bataille de La Limonade. La Limonade est une savane située juste à l'est du Cap-Haïtien. Plus tard, en 1695, la ville a été à nouveau détruite par les soldats espagnols et anglais.
Haïti, appelée Saint-Domingue à l'époque coloniale, était la plus riche colonie de France, et Cap-Français était la ville la plus riche de la colonie. La ville était alors connue comme le "Paris de l'Ouest".
Pendant la révolution haïtienne, une bataille a lieu le 18 novembre 1803 à Vertières, près du Cap-Haïtien. Dans cette bataille, l'armée de Jean-Jacques Dessalines a vaincu une armée coloniale française dirigée par le comte de Rochambeau, ce qui a conduit à l'indépendance d'Haïti le 1er janvier 1804.
Après l'indépendance haïtienne, le pays a été divisé en deux parties et la partie nord a été transformée en royaume par Henri Christophe et le nom de la ville a été changé en Cap-Henry. Christophe a fait de Milot, une ville située à 15 km au sud de la ville, la capitale de son royaume.
La ville a été baptisée Cap-Haïtien après la mort de Christophe et lorsque Haïti est redevenue un seul pays.
