L'origine del nome Tortolì è di derivazione incerta. Una delle tante ipotesi è quella che traduce il toponimo come "Paese delle Tortore", mentre secondo un'altra ipotesi il nome deriverebbe da Ilio, perché fondata dai Troiani in fuga. Ciò che è certo è che i pisani chiamavano poi il paese "Tortohelie".

Le tracce dei primi insediamenti risalgono al neolitico , dal 6000 al 2900 a.C. Il culto pagano dei popoli prenuragici è segnalato dalla presenza di vestigia megalitiche quali i  menhir e le domus de janas. Nell'area di Tortolì e più in generale nel territorio circostante, la presenza di oltre 200 monumenti di età nuragica (nuraghi, tombe dei giganti, pozzi sacri) documentano il fiorire di importanti insediamenti agevolati dalla ricchezza del territorio, dall'abbondanza di risorse idriche ed alimentari.

L'arrivo dei romani è datato alla metà del III secolo a.C., al tempo della prima guerra punica. Nel primo secolo dell'impero quando Plinio certifica che in Sardegna esistevano 18 oppida, cioè città aventi diritti di res pubblica. Tracce di insediamenti romani sono state rinvenute presso la chiesa di San Lussorio e nell'area a destra della SS 125 in direzione Girasole, adiacente all'ansa della laguna dove era dislocato l'antico porto punico e poi romano. Altre importanti vestigia sono rappresentate dagli innumerevoli ritrovamenti di relitti di navi romane e del loro carico nelle acque antistanti il golfo di Tortolì-Arbatax. Quando poi l'invasione dei vandali dal nord Africa si estese anche sulla Sardegna pose fine alla dominazione romana nell'anno 455.

Oltre ai quattro Giudicati maggiori (CagliariTorresGallura e Arborea) fra il X e l'XI secolo esisteva anche il piccolo Giudicato di Agugliastra con capitale Tortolì. Intorno al 1080 il piccolo Rennu ogliastrino venne assorbito dal Giudicato di Cagliari ed in quel regno seguì poi le vicende dell'espansione pisana nella parte centro meridionale dell'isola e le alterne vicende della competizione fra Genova e Pisa per il controllo della Sardegna. Il Giudicato di Agugliastra fu interessato alle vicende belliche nel mese di marzo del 1166, quando una formazione di 9 galee genovesi al comando del console Oberto Recalcato venne attaccata e respinta da una flotta pisana composta da ben 17 galee nelle acque del golfo di Arbatax. A seguito delle successive vicende belliche ed alla capitolazione di Villa di Chiesa l'attuale città di Iglesias, il 10 maggio 1324 il Giudicato di Ogliastra fu assegnato alla contea di Quirra.
Il feudo venne completato il 20 febbraio 1325, con l'atto di infeudazione delle ville di Tortolì e Lotzorai a Francesco Carroz concesso da Giacomo II di Aragona.

La dominazione spagnola durò fino al XVIII secolo quando, dopo una brevissima dominazione austriaca, la Sardegna fu assegnata ai Savoia, che presero possesso del  Regno di Sardegna, confluito poi nel Regno d'Italia. Nel periodo dal 1835 al 1838 il re Carlo Alberto promulgò le leggi finalizzate all'abolizione dei feudi: 180 comunità, fra cui Tortolì diventarono liberi Comuni. In questo periodo, Tortolì, ha assunto l'odierna conformazione urbanistica coi suoi bei palazzi, che aveva come punto focale la piazza centrale intorno alla quale si disponevano le botteghe dei mercanti e dei tavernai.

Situata nel cuore dell'Ogliastra, Tortolì sorge in una vasta pianura che si protende verso il mare. L'interesse per il territorio è dato sia dalle numerose testimonianze storico-artistiche sia dalle meraviglie naturalistiche che caratterizzano in particolare le sue coste.

Il maggiore pregio della città risiede nelle sue bellezze paesaggistiche, con le sue coste meravigliose e caratteristiche e le numerose strutture ricettive della zona fanno poi di Tortolì uno dei più importanti centri turistici della costa orientale sarda.

Il territorio comunale a est si affaccia sul mare con le lunghe e rinomate spiagge di sabbia granitica. La prima, partendo da nord al confine con Lotzorai, è delimitata dallo stagno di Tortolì e prende il nome di Riva di ponente. È lunga più di un chilometro ed è orlata, da una pregevole pineta alle spalle del canale di Baccasara.

Esposta a sud-est, protetta dal vento di maestrale dal promontorio di Bellavista è la spiaggia di Portu Frailis. Costituita da sabbia e rocce levigate è totalmente inserita nel tessuto urbano della città nei pressi della torre saracena e della chiesa di San Gemiliano. Tra le altre spiagge vanno indubbiamente menzionate Basaùra , Cea e il Lido di Orrì, con le loro sabbie finissime e bianche.

Tra le tante testimonianze storiche che costellano il territorio, è consigliata una visita al complesso nuragico di “S'Ortali 'e Su Monti”, nella piana retrostante la spiaggia di Orrì. Il complesso comprende un nuraghe monotorre con antemurale e annesso villaggio, una tomba dei giganti, tre menhir e una seconda cortina muraria.

Tortolì ha anche una buona dotazione di aree verdi attrezzate distribuite nei vari quartieri della città e tutte, in genere dotate di giochi per i più piccini, di illuminazione e di parcheggi. La più importante è senza dubbio l'area di piazza Rinascita, situata in pieno centro a ridosso delle più importanti strade commerciali del paese, dotata di un grande parcheggio, vi si trovano l'ufficio postale e la stazione dei Carabinieri.

Lungo la direttrice stradale fra Tortolì ed Arbatax si può visitare il grande parco urbano "La Sughereta" realizzato in un reliquato della grande foresta di sughere e lecci che ricopriva la piana di Tortolì. Sette ettari di parco sono stati recintati ed attrezzati dei necessari servizi e di percorsi vita e fitness.

Il territorio è ricco anche di torri costiere: nel Cinquecento, infatti, il paese fu fortificato sulle coste per proteggerlo dalle incursioni moresche. A testimonianza di questo frammento di storia rimangono la Torre di San Michele (XVI secolo) e quella di San Gemiliano (XVI-XVII secolo).

In merito alla vegetazione, attorno a Tortolì coesistono due differenti ambienti principali: il bosco e la macchia mediterranea, di cui l’ultima prevale sul primo. Dall’ erica al rosmarino, dalla lavanda al ginepro, dai lentischi alle ginestre, sono tutte forme vegetali che abbondano attorno al paese. Salendo di altitudine e allontanandosi un pochino dal mare entra in gioco il bosco, con pini e lecci a dominare la zona. Dalle piante si passa ai fiori, con varie specie di orchidee rare e la rosa selvatica dal tipico colore rosa.

La fauna della zona Ogliastra e di Tortolì, purtroppo è notevolmente impoverita negli ultimi anni, sono presenti molte specie di mammiferi, rettili, pesci e uccelli:tra i primi ricordiamo il cervo sardo, il cinghiale e la lepre sarda.

Un'antica leggenda vuole che nei pressi di una torre si trovasse un cannone, da cui sarebbero partiti tre colpi in direzioni diverse e, laddove caddero sarebbero poi state edificate tre chiesette campestri: la chiesa di San Gemiliano, quella di San Lussorio e quella di San Salvatore.

Per chi ama la tradizione è possibile visitare, al bivio tra Arbatax e Porto Frailis, l'antica casa cantoniera realizzata in granito nel 1800, che ospita Sa Contonera, una mostra etnografica permanente che espone circa un migliaio di oggetti della tradizione cittadina, tra utensili, pizzi e merletti. Mentre altre strutture di interesse artistico/architettonico sono:

  • La Chiesa Cattedrale di Sant'Andrea , risalente al Seicento ma realizzata su un precedente edificio di culto del XII secolo;

  • La Chiesa di Sant'Anna nella piazza della Cattedrale;

  • La Chiesa di San Giuseppe nel quartiere di Monte Attu;

  • La Chiesa di Sant'Antonio Abate del XII secolo di proprietà privata seppur ancora consacrata. Vi si riuniva anticamente la Corona de Logu del Giudicato di Agugliastra;

  • Il Palazzo dei Conti Quigini-Puliga ex Episcopio Diocesano in via Vittorio Emanuele, attualmente sede della biblioteca comunale;

  • L’Antica Blocchiera Falchi a fianco del palazzo comunale, sede di manifestazioni culturali e di rassegne artistiche.

Nel 1995, inoltre, è stato fondato il Museo d'arte contemporanea a cielo aperto "Su logu de s'iscultura", dove la scultura dialoga con la natura in un rapporto diretto tra individuo e opera d'arte. In questa struttura si possono osservare opere di Mauro Staccioli, Antonio Levolella, Umberto Mariani, Ascanio Renda, Maria Lai, Nitetoski Nagasawa.

Tortolì è nota anche per la sua tradizione enogastronomia che si aggancia alle sue origini agropastorali. Si tratta quindi di una cucina povera, con ingredienti utilizzati in modo così sapiente da rendere i piatti assolutamente squisiti. Ancora oggi la preparazione di alcuni piatti, come i tradizionali culurgionis, le cui ricette si sono tramandate di generazione in generazione, è considerata quasi un rito.

Anche le sagre cittadine sono legate all'origine agropastorale di Tortolì e in quanto tali si mostrano come momenti di ringraziamento per la fecondità delle greggi e l'abbondanza dei raccolti. Le sagre più importanti sono chiamate "Is festas de sartu" e sono quelle dedicate a San Lussorio, San Gemiliano e San Salvatore, tutte con lo stesso svolgimento. In genere i festeggiamenti iniziano il venerdì con la vendita all'asta del giogo nel piazzale di Sant'Andrea. Il compratore normalmente è qualcuno che vuole esprimere la propria gratitudine per una grazia ricevuta. Il vincitore dell'asta, con il giogo sulle spalle, sfila in corteo fino alla sua abitazione dove festeggia offrendo un rinfresco. Il giogo verrà utilizzato il giorno dopo per aggiogare i buoi che trasporteranno la statua del santo in processione fino alla chiesetta campestre a lui dedicata, dove si sposta la festa.