Paldiski grundades under namnetRågervik som en fiskehamn avestlandssvenskar. Efter att tsarPeter I av Ryssland erövratBaltikum, började man 1718 bygga en hamn för den ryska flottan på platsen, under namnetRogervik. Arbetet var klart 1770 och året därpå döptes staden om tillBaltischport (ryska:Валтийский Порт, Baltijskij Port) avKatarina II. Från det namnet kommer det estniska namnetPaldiski, som blev officiellt 1933. 1783 erhöll Paldiski stadsrättigheter. Staden anfölls och brändes delvis 1790 av svenska trupper vidräden mot Baltischport den 17 mars som var en del avGustav III:s ryska krig.
Paldiski var huvudhamn förTallinn ochSankt Petersburg, särskilt under vintern, eftersom den inte frös till. Därför byggdes Estlands äldsta järnvägslinje hit, den så kalladeBaltiska järnvägen. Den öppnades 1870 och förband Paldiski med Tallinn,Narva och Sankt Petersburg.
1939 byggde de sovjetiska myndigheterna enmilitärbas i Paldiski. 1941–1944 var staden ockuperad avtyskarna.UnderSovjettiden låg här enubåtsbas och ubåtskrigsskola för atomubåtspersonal med två kärnreaktorer. Basen byggdes 1965–1968 och Paldiski blev en sluten militärstad, vilket innebar att civilbefolkningen fick flytta.[6] Sovjetmilitären lämnade basen 1994 och demonterade kärnreaktorerna. Basen blev jämnad med marken 2007.
Efter det att ryssarna lämnade landet 1991 avfolkades staden kraftigt, dels därför att de många ryssarna flyttade därifrån, dels därför att också många ester flyttade framför allt beroende på att hamnområdet är kontaminerat avradioaktivt avfall.
I närheten av Paldiski ligger den gamla ryska borgruinen Rogervik. Här satt fångar efterbondeupproren 1755–1756 och 1773–1775. Några av de mest kända fångarna varJemeljan Pugatjov ochSalawat Julajev.
Från den sovjetiska ockupationen finns ett stort antal övergivna militära byggnader i Paldiski och dess omgivning.
Stora delar av staden består av sovjetiska bostadshus i betong, men det finns även gamla bevarade trähus från 1800-talet, bland annat järnvägsstationen ochAmandus Adamson-museet.
Paldiski har två frakthamnar: Paldiskis södra hamn, som ingår i det statliga aktiebolagetPort of Tallinn och Paldiskis norra hamn, som ägs av Paldiski Sadamate AS. Från båda hamnarna trafikeras linjenKapellskär-Paldiski avro-pax-fartyg.
Paldiski har elektrifierad järnvägsförbindelse med Tallinn med passagerar- och godstrafik. Passagerartågen stannar vid flera stationer mellan Paldiski och Tallinn, bland annat i Pääsküla och Nõmme.