Нимфей был основан около 570-х — 560-х годов до нашей эры. Был ли город основан как независимый полис или же как город колонистов из Пантикапея, неизвестно.
В первой половине 6 века до нашей эры в Нимфее возводится святилище, посвящённое богине Деметре. В 5 веке до нашей эры в городе ведётся активное жилищное строительство. В 438/437 году до нашей эры. город входил в состав Делосского морского союза, возглавляемого Афинами, и платил Афинам форос размером в один талант. По сведениям Эсхина, в городе присутствовал афинский гарнизон.
Нимфей, располагавшийся в 17 км к югу от Пантикапея - центра Боспорского царства, после морского сражения при Эгоспотамах (405 год до н. э.) и краха Делосского союза был передан её гармостом Гелоном, дедом Демосфена, в руки боспорского царя , в результате чего Гелон был отозван в Афины и подвергся судебному преследованию, однако не дождавшись решения суда, он бежал на Боспор, где и получил от Сатира в дар «область под названием Кепы»
В начале 4 века до нашей эры город был обнесён крепостными стенами и вскоре после этого подвергся разрушению, причина которого точно не известна. Возможно, Нимфей был разрушен во время одной из боспоро-гераклейских войн, происходившей между 353 и 347 гг. до н. э., однако город был вскоре восстановлен.
После завоеваний Александра Македонского Боспорское царство теряет позицию одного из основных поставщиков зерна в Афины из-за поступления туда более дешевого египетского хлеба, в результате происходит переориентация хозяйства боспорских городов на виноделие. В Нимфее на верхней террасе в середине 3 века до нашей эры сооружаются крупные винодельческие комплексы, рассчитанные на товарное производство вина. В 1 веке нашей эры. Страбон называл Нимфей «городом с прекрасной гаванью».
Нимфей был разрушен готами в 3 веке нашей эры.