На 3 км. северно от Царево, в акваторията на къмпинг „Арапя", се откриват археологически останки от късната античност. При подводни проучвания проведени от проф. Велизар Велков, са намерени амфори от IV — VI в. и вносна червенолакова керамика от Северна Африка, Сирия и Константинопол.

В самият град, на южния полуостров, има останки от средновековна крепост. Късноантична и средновековна крепост има и на близкия странджански връх „Папия". С името Василику градът се споменава най-рано от арабския географ Идриси през XII в. Като пристанище Василикос се споменава и през XV — XVI в. За малката крепост на южния нос на Царево малко повече данни дава турският пътешественик Евлия Челеби. През 1662 г. той я нарича Василикоз бургас. Според него „бургас" на гръцки език означава „крепост". Василикос фигурира в официални данъчни регистри на кааза Анхиало от втората половина на XVII и през XVIII в. Името Басилик се чете върху Картата на европейската част на Турция от Кристиян Готлиб Райнхард. Тя е изработена през 1821 г. и е отпечатана Фридрих Кампе в Нюрнберг през 1832 г. Градът Василико е отбелязан и в руската карта на генерал Хатов от 1828 г. През 1829 г. според Г. Енехолм във Василико имало 220 къщи, а според друг документ в 1831 г. градът наброявал 434 къщи и 1831 жители. От неговото пристанище са тръгнали с два товарни кораба първите странджанци, решили да се преселят в днешната Руска империя.

През османското владичество съществували т. нар. „законници за пазара” и почти всяка „касаба"(градско селище) имала такъв законник. Василико е бил една от тези „касаби" на Странджанското крайбрежие. Той имал съответния „законник за пазара" и „пристанищен законник", датиращи още от втората половина на XVI в.

През първите години след средата на XIX в. във Василико е открито гръцко училище. Тук се учат и деца от близките странджански села. Градът е известен с риболова си, но още по-широка известност имало неговото традиционно корабостроене. То било улеснено от пясъчния бряг близо до полуострова и от изобилието на дървен материал, произвеждан в Странджа. Тук пристигали необработени трупи от района между Малко Търново и Лозенград (Кърклиси). Готови талпи, греди и дъски идвали от съседния връх Голец и от равногорието при Атлиман.

През миналия век всяка черноморска корабостроителница строяла специфични плавателни съдове. Белег на василиковските плавателни съдове бил силно издаденият, остър вълнорез. И понеже тази част на кораба се нарича по гръцки „карина", жителите на Василико носели прозвището “какарини”. Тук се правели малки и средни кораби от обичайните за Черно море тогава каици, чекета и гемии. По-рядко били строени и по-големите трекандини. През първата половина на миналия век във Васипико имало фпотилия от 42 кораба. Дванадесет от тях били около 200-тонни шхуни, баркове и тримачтови гемии. Във Василико имало 5 риболовни сдружения на паламудоловци. Рибарите разполагали с 10 даляна. През някои сезони уловът надхвърлял 2 000 000 риби. Както през Средновековието, така и през XIX в. оттук се изнасяло жито, произвеждано в района. Около града съществували 10 вятърни мелници и 1 воденица. Това позволявало да се изнася и брашно, а също така да се предоставят запаси на минаващите оттук кораби. Освен зърнени храни в околността се произвеждало и много грозде, което давало над 6000 ведра вино годишно. Активното население било групирано в сдружения на рибарите, моряците, капитаните, корабособственииите и търговците. Василико поддържал търговски връзки с вътрешността на Странджа, а по море със столицата Цариград и други пристанища на Мраморно и Егейско море. Стопанският възход продължил до 30-те години на XIX в. Демографският срив след подписването на Одринския мир между Русия и Турция на 2 септември 1829 г. се отразил преди всичко върху стопанския му живот. След Освобождението Василико останал в периферията на Османската империя, близо да границата със свободна България.

След потушаване на Преображенското въстание Царево попаднал отново в турски ръце и окончателно бил освободен след Балканската воина в 1912 г. През 1913 г. тук се заселват бежанци от Източна Тракия. Според преброяването в 1926 г. Царево (Василико) имало 308 къщи и 1348 жители, от които 778 бежанци от Източна Тракия. Сега има 5273 жители. През 20-те години тук е основана горско-производителна кооперация “Дъбрава”. През 1931 г е построено пристанището, което беше ремонтирано и разширено през предходните две десетилетия.

В началото на осемдесетте години на ХІХ век, градчето силно пострадало от стихиен пожар, затова сега се дели на стара и нова част; последната е строена през деветдесетте години на ХІХ век.