Loviisan alkuperäinen nimi oli Degerby. Se perustettiin 1745 raja- ja linnoituskaupungiksi runsaan 10 kilometrin päähän silloisesta itärajasta, koska Itä-Suomi tarvitsi uuden tapulikaupungin Haminan jäätyä Turun rauhassa 1743 rajan toiselle puolelle.
Varsinaista rajalinnoitusta kaupunkiin ei koskaan rakennettu Ruotsin kuningaskunnan rahavaikeuksien takia. Kaupunkiin rakennettiin bastionit Rosen ja Ungern sekä Svartholman merilinnoitus kaupungin eteläpuolelle. Svartholman merilinnoituksen 30 vuotta kestänyt restaurointi aloitettiin 1960-luvulla. Nykyisin historiallinen saari on suosittu retkikohde.
Degerbystä tuli Loviisa 1752. Tuolloin Ruotsin kuningas Aadolf Fredrik vieraili kaupungissa ja nimesi kaupungin puolisonsa, kuningatar Loviisa Ulriikan mukaan. Siksi Loviisaa kutsutaan myös kuningattaren kaupungiksi.
Loviisa tunnetaan vanhasta kaupungistaan, jossa sijaitsee yksi Suomen vanhimmista puurakennuksista: Degerbyn ratsutilan sivurakennus on peräisin 1600-luvulta. Vanhan kaupungin talot säästyivät Loviisan suuressa palossa 1855.
1800-luvun puolivälin jälkeen aina 1920-luvulle asti Loviisa oli tunnettu kylpylöistään. Kesäisin kaupunki täyttyi vieraista, jotka nauttivat veden eheyttävän voiman lisäksi ulkoilusta raittiissa ilmassa, liikunnasta ja kulttuurista. Hoitoon hakeutuivat muun muassa hermoheikkoudesta, anemiasta ja reumatismista kärsivät.
Loviisan teollisuus rakentui jo 1700-luvun puolella merenkululle. Kaupungin sataman suurin vientivaltti oli puutavara. Laivasillan alueen suola-aitat taas ovat muistoja ajalta, jolloin Loviisan sataman kautta tuotiin suolaa jopa seitsemäsosalle Suomen asukkaista.
Nykyisin Loviisan teollisuussatama sijaitsee Valkossa ja Laivasiltaa hyödyntävät vapaa-ajan veneilijät. Kaupungin suurin teollisuusalue sijaitsee Loviisan keskustan länsipuolella, jossa toimii monien alojen paikallisia yrityksiä.
Kaupungin itäpuolelle valmistui 1977 Suomen ensimmäinen ydinvoimala. Hästholmenin saarella sijaitseva voimala toi kaupunkiin 1970-luvulla runsaasti uusia asukkaita eri puolilta Suomea. Nykyisin voimala on kaupungin suurin työnantaja.
Loviisan asukasmäärä kaksinkertaistui 2010, kun Loviisa ja sen lähikunnat Pernaja, Liljendal ja Ruotsinpyhtää yhdistyivät.
