Основан как крепость в 1737 г. при участии русского государственного деятеля В.Н. Татищева под названием Ставрополь. Сюда русское правительство планировало поселить калмыков и приучить их к осёдлой жизни. Название Ставрополь (греческое "город креста"). Первоначально состоял из укрепления и двух слобод, в одной из которых жили 2 роты солдат пехотного полка и казаки, в другой - купцы и мещане. Числилось 500 домов, было 3 церкви.

С 1744 г. провинциальный центр в Оренбургской губернии. С 1780 г. уездный город Симбирского наместничества (с 1796 г. - Симбирская губерния), с 1850 г. - в Самарской губернии.

В 1842 г. калмыки были переведены в Оренбургскую губернию, на их место прибыли переселенцы из центральных губерний России.

В 1856 г. в уездном городе Ставрополь Самарской губернии насчитывалось 2 церкви, 594 дома, 43 лавки.

В ряде источников указывается как Ставрополь-на-Волге для отличия от Ставрополя, находящегося в Предкавказье.

В конце 19 в. главным занятием жителей было земледелие.

В 1924 г. преобразован в село. С 1946 г. вновь город.

При строительстве Волжской ГЭС (1950) Ставрополь попал в зону затопления будущего Куйбышевского водохранилища. В 1954-55 гг. был перенесён на новое возвышенное место, окаймлённое лесным массивом, протянувшимся вдоль водохранилища. Начался быстрый рост города: в 10 км к востоку от старого города был построен рабочий посёлок Комсомольский, в 4 км к юго-западу от него - посёлок Шлюзовой, ставшие частью нового Ставрополя.

В 1957 г. завершено строительство Волжской ГЭС имени В.И. Ленина, возведены заводы "Волгоцеммаш", электротехнический, синтетического каучука.

В 1964 г. город переименован в Тольятти - в честь деятеля Коминтерна и итальянской компартии Пальмиро Тольятти (1893-1964).

В 1967-71 гг. построены Волжский автозавод (с 1971 г. головное предприятие "АвтоВАЗ") и город для рабочих и строителей ВАЗа (в 10 км к востоку от Тольятти).