Erstmals urkundlich erwähnt wurde Wustrow im Jahr 1235
Einst war Wustrow eine Insel und hieß „Swante wustrow“, was auf Slawisch so viel wie „heilige Insel“ bedeutet. Diese wurde auf einem künstlich errichten Hügel an der Stelle der heutigen Kirche erschaffen. Im Jahr 1395 sorgte die Hanse dafür, dass der Recknitz-Ausfluss versandete und eine Landbrücke entstand, die Wustrow fortan mit dem Festland verband. Vom Kirchturm aus kann man noch heute den ehemaligen Wasserlauf erahnen.
Das Ostseebad Wustrow ist seit jeher von der Seefahrt geprägt. In seiner Hochzeit verfügte der Ort über eine Flotte von ca. 200 seetüchtigen Segelschiffen. Der Export von Hering war zur damaligen Zeit die größte Einnahmequelle der Einheimischen. Im Jahr 1846 wurde die Seefahrtschule am Ortseingang gegründet (und 1992/93 wieder geschlossen). Im 1906 entstand die Seenotrettungsstation. Das Ortsbild ist von vielen Kapitäns- und Schifferhäuschen geprägt.
Im Jahr 1856 erkannte der Arzt Christian Boldt die hervorragende Lage des Fischerdorfes und unternahm erste Anstrengungen, aus Wustrow einen Badeort zu machen. Herr Boldt ließ Badehütten am Strand aufstellen, an denen die ortansässigen Schiffer jedoch anfangs noch kein besonders großes Interesse zeigten. Um 1870 wurde die Existenz vieler Fischländer durch das Aufkommen der Dampfschifffahrt bedroht, sodass zehn Jahre später der „Gemeinnützige Verein Wustrow von 1880“ gegründet wurde. Gemeinsam überlegten die Einheimischen nun, wie man das Schifferdorf zu einem anziehenden Badeort umgestalten könnte. Es wurden Einheimische ausfindig gemacht, die bereit waren, Gäste bei sich aufzunehmen und zu verpflegen. Damals noch mit einem sehr niedrigen Standard. Zudem wurde der Ort mit diversen Maßnahmen verschönert und umgestaltet. Um das Ostseebad Wustrow als Badeort bekannt zu machen, wurden Inserate veröffentlicht und schließlich wurde am Sonntag, den 25. Juni 1881, die erste Badesaison eröffnet. Seit 1926 trägt Wustrow die offizielle Bezeichnung als Ostseebad.
Seither wurden in Wustrow zahlreiche Hotels, Ferienhäuser, Pensionen und Restaurants erbaut. Im Rahmen der Städtebauförderung wurde der Ortskern seit 1991 ordentlich saniert. Im Jahr 1993 wurde die Seebrücke erbaut und trägt seit 2014 das Leuchtfeuer.
Aus dem Gebäude der ehemaligen Seefahrtsschule am Ortsrand von Wustrow wurde im Jahr 2020 ein Komplex mit mehreren Ferien- und Eigentumswohnungen. Zudem war Wustrow ein Drehort der TV-Serie „Ella Schön“, welche von 2018 – 2022 veröffentlicht wurde.