La Capitaneria di Porto di Olbia, originariamente denominata Terranova Pausania, ha la sua sede presso la banchina "Isola Bianca" dell'omonimo porto, storico punto di approdo per le unità che facevano scalo presso il sorgitore.
Il Golfo di Olbia, protetto dalle mareggiate dall'istmo di Golfo Aranci e da Capo Figari a nord e da Capo Ceraso a sud, è da sempre stato un naturale luogo di rifugio per i naviganti, assicurando l'ormeggio delle navi in qualsiasi condizione meteo marina.
Dalla scoperta dei fenici alla dominazione spagnola.
Il porto di Olbia venne sfruttato anticamente da numerosi popoli marinari che per primi ne apprezzarono le favorevoli caratteristiche geografiche. Dal VII secolo a.C. venne probabilmente frequentato per un breve periodo dai greci e, sebbene vengano attribuite ai punici le prime tracce di un vero insediamento urbano, databile tra il V e il IV secolo a.C., l'attuale denominazione della città deriverebbe dal greco Ολβιος/Olbiòs (felice) che, secondo alcune fonti, sarebbe la denominazione attribuita al porto dai Fenici, che lo chiamarono "porto felice".
In epoca cartaginese il porto di Olbia si trovava al centro di scambi marittimi con l'Africa, le Baleari e la Spagna. La storia racconta che nel 535 a.C., nelle acque comprese tra il Golfo e la Corsica, una flotta di sessanta navi focesi della colonia di Alalia si scontrarono con una flotta di navi etrusche e puniche, coalizzatesi per sbarrare la strada alla penetrazione greca nel mar Tirreno. Il violento scontro, conosciuto come la battaglia del Mare Sardo, è ritenuto da molti come la prima grande battaglia navale nei mari dell'occidente. Quando, nel 238 a.C., i Romani occuparono la Sardegna, la città divenne un centro commerciale e un'importante base navale militare. Fu collegata con il resto dell'Isola da tre importanti arterie stradali utilizzate dalle legioni ma anche per il trasporto delle mercanzie ed entrò a far parte di una fitta rete di transazioni commerciali. In quei tempi dal porto di Olbia partivano navi cariche di materie prime verso la capitale, la Campania e la Sicilia.
Dopo il crollo dell'impero Romano l'antica cittadina di Olbia, le cui sorti sono sempre state collegate allo sviluppo e al dinamismo del suo porto, fu colpita duramente dalle invasioni vandaliche. Importante e drammatica per la storia della città è l'incursione dei Vandali, avvenuta intorno al 450 d.C., che portò all'affondamento di undici navi ormeggiate nell'antico porto. I resti di quelle navi, rinvenute nell'anno 1999, sono ora esposte presso il museo del mare ubicato a poche centinaia di metri dalla sede della Capitaneria di Porto – Guardia Costiera.
Dall'Unità d'Italia al periodo fascista
Dopo l'unificazione d'Italia cominciarono i collegamenti regolari tra la Sardegna e la Penisola, tuttavia venne preferito al Porto di Terranova Pausania (così veniva chiamata Olbia già dal 1300 ed il nome rimase in uso fino al 1939) il porto di Golfo Aranci perché più vicino alla costa Laziale e con fondali più profondi.
Il porto di Olbia infatti presentava problemi relativi alla scarsa profondità delle sue acque che non garantivano l'accesso alle navi con pescaggi maggiori e, essendo privo di segnalamenti luminosi, era fruibile solamente in orario diurno. L'insenatura naturale dove sorgono gli approdi comunica infatti con la parte esterna del golfo attraverso uno stretto, lungo e poco profondo canale compreso tra le punte de "Su Filiu" e delle "Saline".
Agli inizi del XX secolo fu ampliato tale canale di accesso, furono installati i segnalamenti luminosi e, nel 1907, fu costruito il molo che univa l'Isola Bianca alla città risolvendo così gli inconvenienti legati all'approdo delle navi con elevato pescaggio. Tuttavia anche dopo l'adeguamento del Porto di Terranova Pausania, il Porto di Golfo Aranci continuò ad essere il porto di riferimento per i collegamenti con la penisola. La crescita e lo sviluppo commerciale del porto di Terranova si devono ad un attentato dinamitardo del 1920, ad opera di alcuni cittadini di Terranova, che danneggiò gravemente la linea ferroviaria del porto di Golfo Aranci. A causa dei danni provocati i piroscafi provenienti dalla penisola, impossibilitati a svolgere le operazioni commerciali con l'ausilio dei vagoni ferroviari, iniziarono ad utilizzare l'ormeggio presso l'isola bianca del porto di Olbia dando così inizio allo sviluppo dell'attuale porto.
Nei primi anni '20, la Gallura in genere e la Maddalena in particolare rientravano in un piano strategico militare che individuava nella Sardegna, in quanto Isola al centro del Mediterraneo, la "sentinella d'Italia". In tale contesto, con l'istituzione delle circoscrizioni marittime avvenuta con Regio Decreto 20 dicembre 1923 n. 3235, in Sardegna vengono individuate 2 capitanerie di porto, Cagliari e La Maddalena, mentre Terranova Pausania risulta un Ufficio Marittimo Locale dipendente dal Compartimento di La Maddalena.
Successivamente, a seguito di un mutamento nel quadro strategico/militare dei porti del Nord Sardegna, il porto di Terranova rientrò in un programma di sviluppo infrastrutturale, probabilmente anche in prospettiva bellica, che portò alla costruzione di nuove banchine, all'ampliamento ulteriore del canale d'ingresso ed al prolungamento dei binari fino alla stazione ferroviaria così da semplificare e velocizzare le operazioni di carico e scarico delle merci.
Intanto, con Regio Decreto 3 marzo 1938 (XVI E.F.), vennero apportate delle variazioni alle circoscrizioni marittime. Con tale Decreto infatti Terranova Pausania diviene Capitaneria di porto, al pari di Cagliari, mentre La Maddalena diviene un Ufficio Circondariale Marittimo dipendente dal Compartimento Marittimo di Terranova Pausania.
Con il Decreto Ministeriale 15 novembre 1939 recante "cambiamento di denominazione della Regia Capitaneria di Porto di Terranova Pausania", pubblicato sulla Gazzetta Ufficiale del Regno d'Italia del 26 dicembre 1939 n° 298, assume la nuova denominazione di Capitaneria di porto di Olbia senza alcuna modifica della circoscrizione territoriale della Capitaneria stessa.


La Capitaneria di Porto di Olbia dal primo dopoguerra ai giorni nostri
La sede della Capitaneria di Porto di Olbia in origine si trovava nell'abitato cittadino ma, a seguito dei bombardamenti subiti durante il secondo conflitto mondiale andò completamente distrutta. Fu così che l'allora Ispettorato del Corpo delle Capitanerie di Porto avviò un programma di riorganizzazione e di ripresa funzionale dei porti ricostruendo, tra l'altro, 11 edifici demaniali ospitanti le sedi delle Capitanerie di Porto andate distrutte.
L'edificio della Capitaneria di Porto di Olbia venne così ricostruito in pieno ambito portuale lungo la via d'accesso che dalla città si protrae, affiancata dal mare, verso le banchine passeggeri dell'Isola Bianca.
Dopo varie modifiche alle circoscrizioni territoriali marittime susseguitesi nel tempo che hanno apportato significative variazioni nella distribuzione degli Uffici marittimi della Sardegna, quella di maggior rilievo è sicuramente da attribuirsi al D.P.R. n.161 del 11 settembre 2008 con il quale viene istituita la Direzione Marittima di Olbia.
Tale fonte normativa definisce la giurisdizione della Direzione Marittima di Olbia da Capo di Monte Santu (limite sud orientale) a Punta Tangone (limite nord occidentale), comprendo così tre Compartimenti Marittimi (Olbia, La Maddalena e Porto Torres) e dividendo il territorio della Sardegna sotto la giurisdizione di due Direzioni Marittime, la zona Nord a Olbia e la Zona sud a Cagliari.
L'istituzione della Direzione Marittima di Olbia ha portato a 15 il numero di Direzioni Marittime presenti sul territorio nazionale mentre, per quanto attiene il soccorso marittimo, presso la Direzione Marittima di Olbia è stato istituito, con decorrenza 01 Novembre 2009, il 16° Centro Secondario di Soccorso Marittimo (M.R.S.C. – Maritime Rescue Sub Center).