Tarihi belgelere göre, Atina Kralı Kadros’un oğlu Neleus önderliğindeki bir grup İon tarafından kuruldu. Yöreye sırası ile Selevkoslar, Bergamalılar ve Romalılar hakim oldu. Kent,; Roma imparatorluğu ikiye bölününce Bizansın elinde kaldı. Selçukluların yöreye egemen olmasından sonra XII. Yüzyılda Menteşeoğulları Beyliği sınırları içinde kalan kent, bu beyliğin başkenti oldu. 1415 yılında Osmanlıların hakimiyetine girdi.
Mayıs 1990’da ilçe ünvanına kavuşan Didim’in eski ismi “Yenihisar”dır. Yöre halkının isteğine uyularak 9 Nisan 1997 tarihinde Resmi Gazetede yayınlanan kararla Didim olarak değiştirilmiştir.
Apollon Tapınağı Artemis’in ikiz kardeşi Apollon adına, Brankhid kahinleri için yapılmıştır. Strabona göre; “Dünyanın en büyük tapınağı olduğundan çatısı örtülememiştir.” MÖ 494’te Persler tarafından tahrip edilen, büyük Aleksander, Seleukhoslar, Bergamalılar ve Romalılar zamanında yeniden kurulan ve eklemeler yapılan tapınak antik dünyanın en ünlü kehanet merkeziydi.