Vista Panorâmica da Praia de Baia Formosa - Foto: Otavio Nogueira (Licença-cc-by-sa-2.0)

A história de Baía Formosa começou com a construção de um porto de embarcações. Esse porto originou um núcleo de pescadores e estava localizada na única baía do Rio Grande do Norte. No século XVIII, o tal lugar serviu como sendo uma área de veraneio para a família Albuquerque Maranhão e fazendeiros de lugares próximos. Em 1877, ocorreu a chamada 'matança de agosto', que se constituiu em um episódio onde dono de uma área teria ido a um vilarejo, junto com um grupo armado, com a finalidade de tentar expulsar os moradores daquele lugar.

Nesse contexto, surgiu a figura de Francisco Magalhães, que, juntamente com outros quatorze homens armados, conseguiram resistir aos agressores. O episódio foi comandado por João Albuquerque Maranhão, latifundiário e dono do Engenho Estrela, e se resumiu em uma horrível luta que resultou na morte seis pessoas e na prisão e julgamento do comandante da chacina.

No final do século XIX, foi construída uma capela no local, tendo como padroeira a Imaculada Conceição. Além disso, também foram criados e anexados ao município de Canguaretama os distritos de Baía Formosa e Vila Flor.  O povoado do distrito começou a crescer, tendo como base econômica a lavoura e a pesca. Em 1933, o distrito de Baía Formosa, que havia sido criado em 1892 e pertencia ao município de Canguaretama, foi extinto, juntamente com o distrito de Vila Flor, sendo que depois ambos os distritos foram recriados, mas em datas diferentes (o distrito de Vila Flor, que depois teve seu nome alterado para 'Flor' e depois o nome voltou a se chamar 'Vila Flor', foi recriado em 1938, enquanto o distrito de Baía Formosa foi recriado somente quinze anos depois).

Finalmente, em 1958, o distrito de Baía Formosa foi desmembrado do município de Canguaretama, tornando-se novo município do estado do Rio Grande do Norte, por força da lei estadual n° 2338. O nome do município faz a referência à sua localização estratégica, no extremo leste potiguar e em uma bela enseada que forma a única baía do estado.