Ensimmäisen pysyvän asutuksen on otaksuttu Pyhämaan alueelle tulleen vuoden 1000 tienoilla. Alue oli keskiajalta aina 1800-luvulle asti jakaantunut kahteen eri kirkkopitäjään Uuteenkirkkoon ja Untamalaan (nyk. Laitila). Nykyinen Pyhärannan kunta muodosti Pyhämaan alueen kanssa yhden kunnan aina vuoteen 1908 asti, jolloin pitäjän mannerosa eli Rohdainen ja Pyhämaan Luoto eli Pyhämaa erosivat omiksi kunnikseen. 1900-luvun alun kylämiljööstä saa käsityksen Tenho Hellan maalauksesta (kts. linkistä lisätietoa sisältävä klikattava versio).
Pyhämaan kunta pakkoliitettiin vuoden 1974 alusta Uuteenkaupunkiin tuolloin vireillä olleen Neste Oy:n kolmannen öljynjalostamon rakennushankkeen johdosta. Rakennushanke kuitenkin kariutui.
Pyhämaahan liittyy monenlaisia mystisiä tarinoita, kuten hiisien karkoittaminen, Piispa Henrikin 1100-luvulla tekemät ristiretket sekä merirosvot, jotka avotulia sytyttelemällä ohjasivat alukset karille ja ryöstivät sitten aluksen niiden luullessa tulleensa satamaan.
Pyhämaa ei suinkaan ole jäänyt piiloon muualta maailmalta. Pyhämaahan on aina ollut vilkkaat merelliset yhteydet muualta sekä pohjoisesta että idästä länteen. Lopullinen yhdistyminen mantereeseen tapahtui vuonna 1891, jolloin Katarauman silta valmistui liikennöitävään kuntoon. Varsin monien vaiheitten kautta myös toinen maayhteys avattiin Pyhämaan pääsaarelta Lyökkiin.
Liekö näiltä ajoilta peräisin myös vanha pyhämaalainen sanonta:
O nii erilaine olo ko o muitte ihmiste joukos.
