Στα αρχαία χρόνια, στην περιοχή της Αναβύσσου βρισκόταν ο αρχαίος δήμος της Αττικής Ανάφλυστος ο οποίος, κατά την μυθολογία, είχε ιδρυθεί από τον ήρωα Ανάφλυστο τηςΤροιζήνας. Η ονομασία Ανάφλυστος προέρχεται από το αρχαίο ρήμα αναφλύω, που σημαίνει ανακοχλάζω, όπως το νερό, το οποίο βράζει. Το όνομα «Ανάβυσσος» θεωρείται ότι προέρχεται από παραφθορά του αρχαίου ονόματος (Ανάφλυστος – Ανάβλυστος – Ανάβλυσσος – Ανάβυσσος).
Ο δήμος Αναφλύστου ήταν σπουδαίος δήμος, όπως αυτό συνάγεται από τα πλούσια αρχαιολογικά ευρήματα, από την ύπαρξη μεταλλείων, από τις αλυκές που χρησιμοποιούνταν από την αρχαιότητα και από την ύπαρξη λιμανιού και φρουρίου. Kοντά στο εκκλησάκι Άγιος Γεώργιος, 1 περίπου χλμ βορειοανατολικά της Παλαιάς Φώκαιας, έχουν βρεθεί σημαντικά ευρήματα της Γεωμετρικής Περιόδου (9ος – 7ος αι. π.Χ.) τα οποία εκτίθενται στο Αρχαιολογικό Μουσείο Βραυρώνας, όπως και Χριστιανικοί Τάφοι του 5ου αι. μ.Χ. με πλούσια κεραμικά και επιγραφές.
Κατά τον Μεσαίωνα και την Τουρκοκρατία, δεν υπάρχουν πολλές πληροφορίες σε σχέση με την ευρύτερη περιοχή της Αναβύσσου. Η περιοχή είχε πλέον παρακμάσει, οικονομικά και πληθυσμιακά, οι κάτοικοι ήταν μερικές μόνο δεκάδες και δεν ήταν μόνιμοι. Ενδεικτικά αναφέρεται πως το 1835, που έχουμε τα πρώτα στοιχεία απογραφής, οι κάτοικοι ήταν 54.
Μετά την Μικρασιατική Καταστροφή, κυρίως από το 1924, εγκαταστάθηκαν στην περιοχή πρόσφυγες από τη Μικρά Ασία, κυρίως από την Αρετσού της Κωνσταντινούπολης και το Ενεχίλ της Καππαδοκίας. Οι Φωκιανοί πρόσφυγες, ίδρυσαν στον μυχό του όρμου της Αναβύσσου το χωριό Παλαιά Φώκαια, που σήμερα βρίσκεται το αλιευτικό καταφύγιο. Τέλος, παραχωρήθηκαν και κάποιες εκτάσεις στους Σαρακατσάνους κτηνοτρόφους της περιοχής, και έτσι, όλοι μαζί, Μικρασιάτες και Σαρακατσάνοι, «ανέστησαν», πληθυσμιακά και οικονομικά, την περιοχή της Αναβύσσου. Η απογραφή του 1924 έδειξε πως οι κάτοικοι ξεπέρασαν τους 1.000.
Μέχρι τις αρχές της δεκαετίας του 1960 ο πληθυσμός παρέμενε σχεδόν στάσιμος, όμως η κατασκευή του παραλιακού αυτοκινητόδρομου προς το Σούνιο έφερε την τουριστική ανάπτυξη η οποία με την σειρά της έδωσε ώθηση σε ένα δεύτερο μεταναστευτικό κύμα από τις περιοχές της Θεσσαλίας, της Ηπείρου και της Μακεδονίας. Στη συνέχεια, κυρίως από τη δεκαετία του 1980, εγκαταστάθηκαν στην περιοχή οικογένειες από τη Μυτιλήνη (κυρίως από τα χωριά της Γέρας)αλλά και πολλοί Αθηναίοι, οι οποίοι αγόραζαν οικόπεδα στην περιοχή για να κατασκευάσουν εξοχικές κατοικίες. Έτσι, σύμφωνα με την απογραφή του 2001, οι κάτοικοι της Αναβύσσου ήταν 7.189.
