El territorio donde se encuentra el barrio era desde antiguo una zona húmeda y pantanosa. Ya en la Edad Media era un lugar de pastores y rebaños en la cual también alternaban campos de cultivo.

En el siglo XVIII se construyó una casa de cuarentena y el cementerio, el primero general de la ciudad. También se instalaron campos de prácticas militares. La zona será así, un territorio ocupado por servicios de carácter molesto para la ciudad de Barcelona. Será también a partir del siglo XVIII, con el inicio del proceso de industrialización, cuando llegaran los prados de indianas para blanquear y secar los tejidos de algodón. Este proceso se acelerará en el siglo XIX y la zona atraerá, por los bajos precios del suelo y la abundancia de agua, la instalación de grandes centros fabriles.

Este mismo proceso atraerá también al primer núcleo urbano, formado por los obreros que trabajaban en las diversas industrias. Su primera localización será la de la actual Plaça Prim. La época de 1840-1850 será la del verdadero nacimiento del barrio que fue conocido como el Taulat. Otras denominaciones del barrio serán la Llacuna e Icària, hasta que finalmente recibió el nombre de Poblenou. Con el tiempo el barrio se convirtió en la mayor concentración industrial del país y así sería también conocido popularmente como la Manchester catalana. La tipología de industrias que se instalaron en su solar fue diversa destacando desde el textil, vino y aguardiente, boteros, harineras, curtidurías, químicas y alimenticias. Como era normal las condiciones de vida del barrio eran pésimas, dominadas desde siempre por su carácter marcadamente industrial.

En el año 1897 el Municipio de Sant Martí de Provençals, y dentro de él el Poblenou, junto a otras poblaciones, fueron anexionados a la ciudad de Barcelona.

A partir de la década de 1960 se inicia la crisis industrial del barrio, que se extenderá hasta la actualidad, propiciando el abandono de las grandes fábricas (muchas de ellas emigrarán a la Zona Franca) que serán ocupadas por actividades más reducidas como almacenes, talleres, agencia de transporte y la llegada de profesionales vinculados al arte, al diseño y a la creatividad, que ocuparán muchas de las naves abandonadas.

La progresiva decadencia industrial del barrio a partir de la década de 1960 y la poca disponibilidad de espacio urbano en la ciudad ha propiciado que el ayuntamiento haya redescubierto la potencialidad de la zona y que haya puesto en marcha el proyecto 22@, que pretende redefinir los usos de la antigua zona industrial de Poblenou para transformarla en un distrito de actividades vinculadas a las nuevas tecnologías de la información y la comunicación y a diversas actividades artísticas y culturales. Este amplio proyecto prevé la recalificación de más de 200 hectáreas de terreno. No obstante el proyecto 22@ ha generado una gran polémica en el barrio que prevé los negativos efectos de una especulación urbanística masiva en interés de más bien pocos.

El turismo y la masificación que ha prosperado en Barcelona desde la celebración de los Juegos Olímpicos del año 1992, ha afectado de pleno al barrio del Poblenou, debido a la disponibilidad de espacio y su cercanía a las playas, lo que ha hecho prosperar toda una serie de hoteles, alojamiento y servicios turísticos que están remodelando progresivamente el aspecto del barrio y provoca tensiones con sus vecinos.