Αν και δεν υπάρχουν πολλές αρχαιολογικές μαρτυρίες, οι άνθρωποι ζούσαν στις περιοχές κατά μήκος του κόλπου του Χίλο, των ποταμών Γουαϊλούκου και Γουαϊλόα πριν από την επαφή με τον δυτικό κόσμο.[] Ήταν γνωστοί ως Hilo. Κυριαρχούσαν στις ψηλές βουνοκορφές μέχρι τα μέσα του 1800.[] Hilo σημαίνει υψηλή βουνοκορφή στην αρχική γλώσσα των ιθαγενών που ζούσαν στις βουνοκορφές. Ο βασιλιάς Καμεχαμέχα, ο πρώτος βασιλιάς της Χαβάης, κατέκτησε όλα τα νησιά και στη συνέχεια μετέφερε τον ορεινό οικισμό Hilo στην ακτή μετά την άφιξη των ξένων.
Αρχικά, το όνομα Hilo αφορούσε ολόκληρη την περιοχή Hilo, η οποία σήμερα χωρίζεται σε South Hilo District και North Hilo District. Όταν ο William Ellis το επισκέφθηκε το 1823, ο κύριος οικισμός στην περιοχή Hilo ήταν το Waiākea στον κόλπο Hilo. Ιεραπόστολοι ήρθαν στην περιοχή στις αρχές και στα μέσα της δεκαετίας του 1800, ιδρύοντας αρκετές εκκλησίες, κυρίως την εκκλησία Haili, στην περιοχή του σημερινού Χίλο.
Το Χίλο επεκτάθηκε καθώς οι φυτείες ζάχαρης στη γύρω περιοχή δημιούργησαν νέες θέσεις εργασίας και προσέλκυσαν πολλούς εργάτες από την Ασία, καθιστώντας την πόλη εμπορικό κέντρο.
Ένας κυματοθραύστης στον κόλπο του Χίλο ξεκίνησε τη δεκαετία του 1900 και ολοκληρώθηκε το 1929. Την 1η Απριλίου 1946, ένας σεισμός μεγέθους 7,8 βαθμών κοντά στις Αλεούτιες Νήσους δημιούργησε τσουνάμι ύψους δεκατεσσάρων μέτρων που έπληξε το Χίλο 4,9 ώρες αργότερα, σκοτώνοντας 160 ανθρώπους. Ως απάντηση ιδρύθηκε το 1949 ένα σύστημα έγκαιρης προειδοποίησης, το Κέντρο Προειδοποίησης Τσουνάμι Ειρηνικού, για να παρακολουθεί αυτά τα φονικά κύματα και να παρέχει προειδοποίηση. Αυτό το τσουνάμι σήμανε επίσης το τέλος του Hawaii Consolidated Railway, και αντ' αυτού κατασκευάστηκε ο Hawaii Belt Road βόρεια του Χίλο χρησιμοποιώντας μέρος της σιδηροδρομικής γραμμής.
Στις 23 Μαΐου 1960, ένα άλλο τσουνάμι, το οποίο προκλήθηκε από σεισμό 9,5 βαθμών στα ανοικτά των ακτών της Χιλής την προηγούμενη ημέρα, στοίχισε τη ζωή σε 61 ανθρώπους, υποτίθεται λόγω της αποτυχίας των ανθρώπων να ακούσουν τις προειδοποιητικές σειρήνες. Χαμηλές παραλιακές περιοχές της πόλης στη χερσόνησο Waiākea και κατά μήκος του κόλπου Hilo, που προηγουμένως είχαν κατοικηθεί, αφιερώθηκαν εκ νέου σε πάρκα και μνημεία.
