Основан в 452 г. жителями города Альтино, бежавшими от вторжения гуннов.В 638 г. на остров перебрался и местный епископ, который основал соборную церковь для хранения мощей мученика Илиодора. Город разбогател на торговле с Константинополем и к X веку насчитывал не менее 10 000 жителей (существенно больше, чем население тогдашней Венеции).
В XII веке гавань Торчелло заилела и превратилась в зловонное болото (laguna morta, «мёртвая лагуна»). Мореторговля заглохла, жители бежали от малярии в Венецию, епископ перебрался в Мурано, большинство зданий было разобрано для строительства венецианских дворцов. В настоящее время на Торчелло живёт не более 60 рыбаков.
Помимо причудливого мостика, от средневекового города сохранилось только четыре здания — два скромных палаццо XIV века (в них размещены музейные коллекции), романская церковь Санта-Фоска (XII век) и собор Санта-Мария-Ассунта (864—867, перестроен в 1008) с баптисерием IX века и грандиозным ансамблем византийских мозаик XII века — лучшим в северной Италии.
