Ci volle molto tempo per decidere di stabilire a Darwin il capoluogo della regione e, anche dopo la sua fondazione, la città ebbe uno sviluppo lento e difficile. I primi tentativi di insediamento nel Top End nacquero principalmente dal timore inglese che i Francesi o gli Olandesi potessero crearsi un punto d'appoggio in Australia. Tra il 1824 e il 1829 furono costruiti e poi abbandonati Fort Dundas sull'isola di Melville e Fort Wellington sulla penisola di Cobourg, 200 km a nord-est di Darwin.

Partito via terra da Brisbane, l'esploratore Leichardt giunse a Port Essington nel 1845 e risvegliò l'interesse generale sul Top End. Nel 1863 la regione passò sotto il controllo del South Australia e si fecero ambiziosi progetti di sviluppo. Un primo insediamento fondato nel 1864 a Escape Cliffs, presso la foce del fiume Adelaide non lontano dall'odierna Darwin, fu abbandonato dopo due anni. L'attuale Darwin fu costruita nel 1869: esattamente trent'anni prima il porto era stato scoperto da John Lort Stokes, capitano della nave Beagle, che lo aveva battezzato Port Darwin in onore di un vecchio compagno di bordo, il naturalista Charles Darwin.

Il processo di insediamento dei bianchi nel Nothern Territory fu problematico e violento come nel resto dell'Australia, poiché i gruppi aborigeni cercarono invano di opporsi all'espropriazione delle terre dalle quali erano sempre dipese le loro vite.

Darwin cominciò a espandersi più rapidamente dopo il 1871, anno in cui fu scoperto l'oro a Pine Creek, circa 200 km più a sud. La città tuttavia rallentò la sua crescita non appena terminata la febbre dell'oro, a causa del clima aspro e imprevedibile (basti pensare ai possibili cicloni) ma anche per la scarsezza di vie di comunicazione con le altre città australiane. All'inizio del XX secolo quasi tutti gli aborigeni che avevano abitato la zona occupata da Darwin erano ormai confinati in riserve statali e missioni cristiane, oppure costretti a lavorare come mandriani o domestici negli allevamenti di bestiame.

Il nome di Darwin fu definitivamente segnato sulle carte geografiche durante la seconda guerra mondiale, allorché la città divenne un'importante base delle forze alleate impegnate nella difesa del Pacifico contro i Giapponesi. Dopo la pavimentazione della strada che scendeva verso il capolinea ferroviario di Alice Springs, Darwin fu finalmente collegata al resto del paese. Durante la guerra Darwin subì 64 attacchi durante i quali persero la vita 243 persone: fu l'unica città australiana a rimanere così a lungo bersaglio del nemico.

Darwin rappresenta oggi la porta d'accesso all'Australia settentrionale ed è un importante centro amministrativo e minerario. Di recente l'amministrazione locale ha potenziato le strutture portuali ed è stata completata la linea ferroviaria che collegherà la città ad Alice Springs.

L'imponente progetto di ristrutturazione del litorale della città è in fase di completamento e prevede un nuovo centro congressi, un albergo di notevoli dimensioni, numerosi caffè e ristoranti, una laguna con onde artificiali e una passeggiata pedonale.