Thị trấn Cát Bà là trung tâm hành chính, kinh tế, xã hội của huyện Cát Hải, thành phố Hải Phòng. Diện tích tự nhiên của thị trấn Cát Bà khoảng 335,93 ha (3,36 km2), gồm 19 Tổ dân phố. Dân số khoảng 12.000 người.
Thị trấn Cát Bà là trung tâm du lịch, dịch vụ hậu cần nghề cá của huyện Cát Hải và thành phố Hải Phòng. Cơ sở vật chất kỹ thuật phục vụ khách du lịch đến thời điểm năm 2020 gồm: 314 khách sạn, nhà nghỉ; 117 hộ gia đình có phòng nghỉ cho thuê vào mùa cao điểm; với tổng số phòng nghỉ 6.458 phòng; khoảng 11.250 giường các kích cỡ.
Số nhà hàng phục vụ khách du lịch: 70 đã bao gồm cả các nhà hàng nổi dịch vụ ăn uống trên vịnh, Số xe ô tô phục vụ khách du lịch: 128 xe; Số tàu du lịch trong ngày và tàu lưu trú qua đêm là: 156 tàu. Số lao động phục vụ trực tiếp trong lĩnh vực du lịch, dịch vụ khoảng 6.500 nhân lực (vào mùa cao điểm).
Cát Bà là Trung tâm Du lịch của huyện Cát Hải và thành phố Hải Phòng, năm 2018, khu du lịch đón trên 2,5 triệu lượt du khách, năm 2019 đón trên 2,8 triệu lượt du khách, trong đó khách du lịch Quốc tế chiếm tỷ lệ 22-24% tăng đều qua các năm. Đến cuối năm 2019, Du lịch dịch vụ, thương mại đã chiếm khoảng 80% tỷ trọng các ngành kinh tế trên địa bàn huyện Cát Hải.
Năm 2020 do ảnh hưởng từ đại dịch Covid-19 trên quy mô toàn cầu, lượng khách nói chung trên quy mô toàn quốc và Cát Bà nói riêng sụt giảm, là một trong những thiệt hại lớn nhất từ trước đến nay đối với các đơn vị sản xuất, kinh doanh du lịch, dịch vụ nói riêng tại khu du lịch Cát Bà. Tuy nhiên giống như các đại dịch khác đã sớm kiểm soát trong quá khứ, Với nguồn tài nguyên du lịch phong phú, đa dạng, du lịch Cát Bà sẽ sớm hồi phục đạt những bước phát triển mới, khẳng định là khu du lịch Quốc gia và Quốc tế.
Tên địa danh Cát Bà trong bản đồ năm 1938 ghi là Các Bà, xuất phát từ câu chuyện cổ xưa truyền lại, vào một ngày, có hai xác nữ thần chết trẻ trôi dạt vào bờ. Ngay đêm đó các thần nữ hiển linh báo mộng cho các vị chức sắc và dân chúng trên đảo biết. Dân chúng bèn góp tiền của lập miếu thờ hai nữ thần ngay bên hai nấm mộ thiêng này, gọi là miếu Các Bà. Các nữ thần nhiều lần hiển linh phù hộ cho ngư dân trên đảo thoát khỏi các dịch bệnh, tai nạn trên biển, cướp biển, giặc ngoại xâm. Để tri ân và biểu dương uy linh của các nữ thần, nhân dân lấy tên Các Bà đặt tên cho quần đảo.
Cũng có truyền thuyết cho rằng trên đảo này là nơi các bà, các chị chuyên lo lương thảo cho quân sỹ thời Hùng Vương đánh giặc Ân nên gọi là đảo Các Bà. Hòn đảo phía trước vịnh là nơi các chiến binh đóng quân, lập tuyến phòng thủ bảo bệ con đường biển vào đảo chính nên gọi là đảo Các Ông, sau đọc chệch âm đảo chính thành Cát Bà vừa mang ý nghĩa cát tường, đồng thời đảo nhỏ phía trước vịnh cũng được đọc chệch thành Cát Ông theo cùng nghĩa Cát Bà như hiện nay.
Huyện Cát Hải, trong đó có thị trấn Cát Bà, thời Bắc thuộc là huyện Ân Phong (có tài liệu ghi là Tư Phong) thuộc Nham Châu. Đến thời Lê sơ đổi là Chi Phong, năm 1836 đổi là Hoa Phong, năm 1840 đổi là Nghiêu Phong, thuộc tỉnh Quảng Yên (nay là thị xã Quảng Yên, tỉnh Quảng Ninh). Thời Pháp thuộc đổi tên Nghiêu Phong thành Cát Hải ngày nay. Huyện Cát Hải có 2 Tổng là Tổng Hà Liên (sau đổi là Hà Sen) và Tổng Đôn Lương. Tổng Hà Sen khi đó có phố Cát Bà và 5 xã gồm các phần tương ứng với địa giới ngày nay: Phù Long, Xuân Đám (tên cũ là Xuân Áng), Hiền Hào (tên cũ là Đường Hào), Gia Luận, Trân Châu (tên cũ là Chân Châu). Năm 1945, huyện Cát Hải và Tổng Hà Sen thuộc tỉnh Quảng Yên, còn Thị xã Cát Bà lại thuộc thành phố Hải Phòng quản lý. Năm 1948 hai huyện Cát Hải và Hà Nam sáp nhập lấy tên là huyện Hà Cát. Đến năm 1956, cắt châu Cát Hải thuộc thuộc huyện Hà Cát, tỉnh Quảng Yên về trực thuộc thành phố Hải Phòng.
Thị trấn Cát Bà gắn liền với lịch sử phát sinh, phát triển lâu dài của khu vực địa lý quần đảo Cát Bà-Hạ Long được hình thành cách đây khoảng 300 triệu năm. Địa hình chủ yếu là núi đá vôi xen kẽ núi đất, thung áng và vụng biển kín, có nhiều bãi cát trắng mịn tạo cảnh quan kỳ thú, có điều kiện tự nhiên thuận lợi để phát triển du lịch biển, du lịch sinh thái.
Phía Bắc giáp xã Việt Hải; phía Nam và Đông là vịnh Lan Hạ trông ra vịnh Bắc Bộ; Tây và Tây Bắc giáp xã Trân Châu. Địa giới thị trấn Cát Bà tính từ trên đất, đất cát, mép nước trở ra biển, từ Đông sang Tây, từ vụng Cái Bèo đến vụng Tùng Thu, từ Hang Vẹm ra cửa Đông. Ngoài biển, luồng tàu chạy tính từ Cát cống Kê, hòn Cồn Cây, khu hòn Cát Dứa đến hòn Cát To, Cát Ông, cửa vịnh Cát Bà, nhìn xa hơn nữa đến quần thể hòn Long Châu. Tại đây có ngọn đèn biển lớn nhất Việt Nam (do người Pháp xây dựng năm 1885, lấy dân công ở Cát Bà ra làm việc xây dựng đảo đèn biển này.
Bãi tắm Cát Cò 1 trước đây gọi là bãi cát Áng ông Lùng, có độ thoải ra xa, không có đá ngầm, chất lượng cát tự nhiên, trắng mịn. Thời người Pháp còn ở Cát Bà đã làm đường bậc thang sắt đi từ phố Cát Bà sang bãi này để tắm. Trong có một thung áng rộng do ông Lùng đã khai phá, trồng trọt vì vậy có tên là Áng ông Lùng. Trong áng đi ra bãi cát có một hang rộng khi thủy triều lên cao thì bị ngập nước, khi thủy triều thấp nước rút, lòng hang tạo thành lối ra bãi Cát. Từ khi xây dựng khu nghỉ Cat Ba island resort và đường sang bãi Cát Cò 3 đã phá lấp lối vào và ra của hang này.
Bãi Cát Cò 2 có tên gọi cũ là bãi Cát Đá Bằng, tương đối dốc, từ mép nước nhìn ra phía trước cách hơn 100 mét là hòn Thớt (do hình dạng hòn đảo trông giống hình cái Thớt).
Bãi Cát Cò 3 trước đây người Pháp đã xây bậc thang lên xuống đến bến vụng Đồng Hồ để sang tắm biển. Trước mặt bãi khoảng 100 mét có hòn núi dài, gọi là hòn cặp Bù Gié. Trước hòn cặp Bù Gié là cặp Bù Dọ, là lạch thuyền về cửa Cát Bà qua cặp Bù Dọ vào vụng Đồng Hồ và từ đó vào xóm Đông phố Cát Bà.
Bãi Tắm Tùng Thu nằm trong dự án xây dựng khu nghỉ dưỡng sinh thái phức hợp Cái Giá của Công ty Vinaconex ITC, trước đó là bãi tắm nhỏ, phải leo lên một sườn núi thấp mới đến được bãi. Khoảng 10 năm trở lại đây, trong quá trình dự án được triển khai đã phun thêm cát mở rộng bãi, làm tuyến đường mới từ đường trục thị trấn Cát Bà qua bãi tắm Tùng Thu tiếp vào đường Tùng Dinh như hiện nay.
Trước thời điểm Người Hoa rời khỏi Cát Bà, ngày Hội chèo bơi được tổ chức vào ngày 05/5 âm lịch hàng năm. Việc tổ chức và kinh phí do các lái buôn người Hoa đóng góp. Mỗi hội đua thường có 3-4 đội đua với nhau. Thuyền dùng để đua là loại thuyền to, mỗi thuyền 22 người chèo ngồi hai bên cân xứng mỗi bên 11 người, 02 người cầm lái, 01 người đứng giữa thuyền đánh thanh la và kiêm việc múc nước biển đổ ra ngoài trong trường hợp nước biển tràn vào thuyền, 01 người ngồi trên mũi thuyền đánh trống theo nhịp chèo. Tổng cộng mỗi đội 26 người.
Điểm xuất phát là từ phía trước cửa Đồn Biên phòng Cát Bà ngày nay chèo ra bãi cát to phía trước phố Cát Bà, lấy một nắm cát ở đó đem về. Thuyền nào về trước là Nhất, thuyền nào có chạm vào cát ở bến sau thuyền nhất là đạt giải Nhì, không có giải Ba. Phần thưởng cho giải Nhất là một con lợn lớn đã được quay chín kèm tiền thưởng. Giải Nhì là một con lợn trắng làm sạch lông và kèm tiền thưởng.
Sáng ngày 31/3/1959, Trong chuyến hành trình thăm vùng biển đảo Đông Bắc của Tổ quốc, từ hướng Bắc thuộc tỉnh Quảng Ninh, tàu đưa Chủ tịch Hồ Chí Minh đến hai huyện đảo là huyện Cát Bà và huyện Cát Hải. Tàu cặp bến Phố Hàn (khu vực cầu tàu thị trấn Cát Bà hiện nay-ngày đó thuộc huyện Cát Bà), Trên giá đặt máy xay nước đá, Chủ tịch Hồ Chí Minh đã động viên nhân dân đẩy mạnh tăng gia sản xuất…để đời sống nhân dân ngày càng ấm no, hạnh phúc….đồng thời căn dặn “…Rừng là vàng, biển là bạc, rừng biển của ta, do nhân dân ta làm chủ….”. Lời dặn dò này đã được trạm trên bia đồng gắn trên khối đá vôi tự nhiên lớn là biểu tượng kỷ niệm Bác Hồ về thăm Làng cá đặt tại quảng trường Trung tâm du lịch Cát Bà hiện nay.
Tiếp tục hành trình, tàu đưa Chủ tịch Hồ Chí Minh về Bến Gót, thuộc xã Cao Minh (thị trấn Cát Hải, thuộc huyện Cát Hải), do tàu không cặp sát bến Gót, Bác Hồ đã dùng thuyền nhỏ chuyển tải vào bờ. Bác Hồ có thăm, gặp gỡ một số gia đình ngư dân, nói chuyện với một số đại biểu cán bộ, chiến sỹ, nhân dân huyện Cát Hải ngày đó trong căn nhà tập thể của Tập đoàn đánh cá Quảng Phú. Sau đó tàu đưa Bác Hồ trở về đất liền thuộc thành phố Hải Phòng trong cùng ngày.
Sự kiện Bác Hồ về thăm huyện Cát Bà, huyện Cát Hải năm xưa được lựa chọn là ngày truyền thống của huyện, ngày 31/3 hàng năm là ngày tổ chức lễ hội đua thuyền rồng trên biển. Nơi Bác Hồ về thăm đảo Cát Bà đã được Bộ Văn hóa-Thể thao và Du lịch công nhận là khu Di tích lịch sử văn hóa cấp Quốc gia (cùng với khu di chỉ khảo cổ học Cái Bèo) năm 2009.
Trung tâm thị trấn Cát Bà là địa bàn cư trú của người Việt cổ từ rất sớm, tiêu biểu là 2 lớp dân cư thuộc văn hóa Hòa Bình và Hạ Long. Cách đây khoảng từ 17.000 đến 7.000 năm trở về trước đã có người đến sinh sống Tại các hang động ở khu vực Giếng Ngóe, Áng Giữa, Áng Vả, mái đá ông Bảy, hang Tiền Đức. Họ chủ yếu là săn bắt thú rừng, hái lượm, đánh bắt hải sản ven bờ và đã biết dùng Lửa.
Tiếp đến là lớp dân cư cách đây khoảng 6.500 – 5500 năm được tìm thấy dấu tích ở khu vực Cái Bèo, Hang Cao, Ao Cối, Mái đá Vạc, suối Gôi….Di chỉ Cái Bèo nằm sát biển, có quy mô khá lớn. Lớp người Việt cổ cư trú quần tụ tại đây, bên cạnh việc săn bắn thú rừng và hái lượm đã biết đánh cá biển. Tại đây các nhà khảo cổ đã tìm thấy xương cá, vỏ nhuyễn thể…… Các nhà khảo cổ còn tìm thấy công cụ bằng đá: Hòn đá có rãnh ở giữa làm chì lưới, rìu, bôn có vai, bàn dập, hòn kê, chày nghiền, đồ gốm….điều đó chứng tỏ người Cái Bèo đã sử dụng các loại công cụ này để chặt cây làm nhà ở, đóng thuyền, chế biến thức ăn. Đồ đựng bằng gốm cũng khá nhiều. Gốm được làm bằng đất sét có pha hạt sạn thô để tạo độ cứng. Bên cạnh gốm trơn không có văn hoa còn có nhiều gốm được trang trí hoa văn thừng in vết tre đan, theo tiến trình lịch sử, trên vùng đảo đầy sóng và gió này, các cư dân trong đất liền hội tụ tạo lập cuộc sống hình thành các cộng đồng đông đúc như hiện nay.
Hàng trăm năm trước, người Hoa từ Bắc Hải (thuộc tỉnh Quảng Đông), Tỉnh Phúc Kiến, Trung Quốc theo đường biển đến làm ăn, sinh sống tại đảo Cát Bà. Nhiều tàu buôn trong đó có tàu Quan Hồng thường xuyên chở hàng ra Cát Bà bán. Bằng các con đường đánh cá, buôn bán ngày càng nhiều người Hoa đến định cư ở Cát Bà, người Việt chiếm một phần nhỏ.
Người Hoa ở Cát Bà sống bằng nghề buôn bán, thủ công như mộc, rèn phục vụ số ngư dân làm nghề khai thác đánh bắt cá biển. Ngư dân người Hoa sống cả trên nhà và trên thuyền. Người Việt sống ở các sườn núi trên cửa phố chính Cát Bà cũ, người Hoa buôn bán ở dọc phố chính. Người Việt thường đi làm thuê, cắt cỏ bán cho ngư dân thui thuyền (làm sạch vỏ thuyền gỗ bằng cách đốt cỏ khô cho lửa cháy những vỏ Hà, ốc, rêu bám vào), hoặc đi chặt củi trên rừng bán cho người Hoa làm chất đốt. Ngoài ra người Việt còn đi đánh Hà, bắt Ốc để sinh sống do thời kỳ này nguồn lợi thủy sản quanh khu vực quần đảo Cát Bà rất dồi dào.
Trước đây, các gia đình người Hoa buôn bán mé giáp núi là dãy trên, tạo thành dãy phố, còn mé mép nước là dãy dưới, chủ yếu là nhà sàn. Giữa phố, đường rộng từ 2 – 2,5 mét, lát đá to bản. Nhà chủ yếu làm bằng tre, lợp lá, ranh, giàng giàng, có một số nhà lợp bằng tôn kẽm. Những nhà buôn bán có tiền thì xây nhà tầng, dân cư đông đúc, nhà nọ sát nhà kia. Dọc phố chính đến cầu cảng phía Đông trước đây là bãi cát, sỏi để ngư dân phơi cá, đan lưới. Phía trên là nhà Đoan (Hải Quan), trong Núi Ngọc là doanh trại quân đội Pháp. Từ Đồn Biên Phòng Cát Bà ngày nay trở vào tới xóm Hàn (đầu mom xóm Hàn) gọi là phố Cầu Dài.
Thị trấn Cát Bà xưa là phần địa dư của các xóm Gốc Mít, Cái Bèo, Gốc Bàng và Tùng Vụng. Năm 1893, người Pháp đến đảo, tại đây người Pháp đã xây dựng một số cơ sở như Trại lính, nhà Đoan, Sòng bài. Lính Pháp đã dồn dân ở khu vực Gốc Mít chuyển lùi về phía trong và dần hình thành xóm phố Hàn. Đầu thế kỷ XX, được đặt là thị xã Cát Bà. Trước năm 1945, Tùng Dinh và xóm Hàn (xưa gọi là bãi Hàn) thuộc đất xã Trân Châu, người Pháp đã sáp nhập Tùng Dinh và xóm Hàn vào thị xã Cát Bà.
Năm 1962, Lâm Nông trường Cát Bà được thành lập. Trong các năm từ 1962-1965 các công nhân Lâm Nông trường từ các địa phương khác: Hải Dương, Thái Bình và một số quận, huyện thuộc thành phố Hải Phòng đến lao động, sản xuất theo tiếng gọi của Đảng và Nhà nước xây dựng vùng kinh tế mới. Năm 1986, Hội đồng Bộ trưởng (Nay là Chính phủ) quyết định thành lập Vườn Quốc Gia Cát Bà như hiện nay.
Năm 1978, sau dịp Tết Nguyên đán và dịp Lễ Thanh Minh, gần 10 nghìn người Hoa sinh sống tại đảo Cát Bà bỏ về Trung Quốc, một số theo đường bộ vào thành phố Hải Phòng và lên biên giới phía Bắc Việt Nam để sang Trung Quốc, một số theo đường biển Hải Phòng – Quảng Ninh sang Bắc Hải, Trung Quốc. Người Hoa để lại toàn bộ tài sản, nhà cửa, đồ đạc….các hợp tác xã nghề cá bỏ lại trên 50 tàu đánh cá vỏ thép (công xuất máy từ 33-150 HP) cùng nhiều tài sản và ngư lưới cụ khác. Trong các tháng 5-6-7/1978, theo chủ trương của Thành phố và Huyện toàn bộ nhân dân xã Cao Minh và một bộ phận nghề cá của hợp tác xã Gia Lộc đã chuyển ra Cát Bà để tiếp nhận số phương tiện thủy, nhà cửa, tài sản do người Hoa để lại để bổ sung nhân lực, khôi phục nghề khai thác thủy hải sản tại khu vực quần đảo Cát Bà. Theo chủ trương của Thành phố Hải Phòng, trong các năm 1978-1979, huyện đảo Cát Hải đón gần 10.000 người là đồng bào từ Đông Ngư (Đồ Sơn), Quyết Tiến (Tiên Lãng), Thái Sơn (An Lão), và một số quận, huyện thuộc thành phố Hải Phòng ra xây dựng và phát triển kinh tế tại Cát Bà.
Sáng ngày 16/5/1955, Đại đội 32 thuộc Trung đoàn 50 đi tàu từ Quảng Yên ra Cát Hải rồi đến Cát Bà tiếp quản bến Cát Bà. Quân đội Việt Nam phối hợp với Ủy ban kháng chiến hành chính huyện Cát Hải và quân Pháp làm thủ tục bàn giao, Cờ của Pháp được hạ xuống, lá cờ đỏ sao vàng của Việt Nam được kéo lên trong tiếng hô vang dậy của nhân dân. Đúng 12.15 trưa, ngày 16/5/1955 những lính Pháp cuối cùng đã rút khỏi Cát Bà.
Tháng 6/1956, Chính phủ Việt Nam chuyển đảo Cát Hải, Cát Bà thuộc khu Hồng Quảng (tỉnh Quảng Ninh) về thành phố Hải Phòng quản lý.
Ngày 11/3/1977, Chính phủ Việt Nam hợp nhất huyện Cát Bà và huyện Cát Hải, lấy tên là huyện Cát Hải. Huyện lỵ đặt tại thị trấn Cát Bà. Thời điểm này huyện Cát Hải được thành lập với dân số 32.500 người (xấp xỉ bằng dân số hiện nay), trong đó có 30% là người Hoa sống chủ yếu tại thị trấn Cát Bà và một số khu vực dân cư lân cận.
Sau khi thành lập Vườn Quốc Gia Cát Bà, năm 1986, Dân cư Vườn Quốc Gia Cát Bà là một Tổ dân phố thuộc thị trấn Cát Bà. Đến năm 2012, Giải thể Tổ dân phố Vườn quốc Gia Cát Bà, chuyển cộng đồng dân cư đến khu tái định cư mới thuộc địa bàn thôn Hải Sơn, xã Trân Châu như hiện nay.
Ngày 23/4/1988, thôn Hùng Sơn (còn gọi là Áng Sỏi) có diện tích tự nhiên là 20 ha, 307 khẩu thuộc xã Trân Châu sáp nhập vào thị trấn Cát Bà. Tháng 8/1978, Bộ Quốc phòng thành lập Trung đoàn bộ binh 179 đóng quân tại đảo Cát Bà. Năm 1979 khởi động mở tuyến đường xuyên đảo từ Bến Bèo thị trấn Cát Bà qua Lâm trường Cát Bà-xã Hiền Hào-xã Phù Long. Lực lượng thi công gồm Sở Giao thông Vận tải Hải Phòng, Trung đoàn 179 là lực lượng chủ lực cùng nhân dân và lực lượng vũ trang tại huyện Cát Hải. Trong đó có những đoạn thi công khó khăn như: dốc Chợ Cát Bà, dốc Bến Bèo, ….đặc biệt đoạn 3,2 km từ xã Hiền Hào đến Mốc Trắng xã Phù Long lằm trên sườn núi đá tai mèo có độ dốc lớn. Sau 7 năm thi công, với trên 500.000 ngày công lao động đã hoàn thành tuyến đường xuyên đảo và đường tại thị trấn Cát Bà với chiều dài khoảng 34 km, bề rộng nền đường 6,5m.
Năm 1994, được sự đầu tư của Trung ương, thành phố Hải Phòng, một số công trình hạ tầng lớn đã được triển khai và hoàn thiện tại thị trấn Cát Bà, trong đó có khu phố mới Núi Ngọc, Cầu tàu cảng cá Cát Bà….tạo điều kiện cho sự hình thành và phát triển của ngành du lịch và dịch vụ du lịch sau này. Tàu thủy vận chuyển hành khách tuyến Cát Bà – Hải Phòng được chuyển từ bến cảng Cái Bèo sang Bến Cảng Cát Bà từ những năm 1995.
Ngày 12/5/1998 lễ khánh thành lưới điện quốc gia Cát Bà chính thức được tổ chức. Hai cột điện qua cửa lạch huyện mỗi cột cao 104m đã đưa điện lưới quốc gia về đến thị trấn Cát Bà thay thế cho máy phát điện trước đây, cung cấp nguồn năng lượng cho các hoạt động phát triển kinh tế, xã hội cho huyện đảo Cát Hải.
Ngày 28/12/1998, công trình Cảng dịch vụ hậu cần nghề cá được khởi công xây dựng và khánh thành vào ngày 15/8/2000 đã nối liền giữa xóm Hàn, Tùng Dinh, Tùng Vụng thành một vòng tròn, xây cầu bắc qua lạch tàu thuyền không ra vào được, chỉ còn cống điều tiết nước cho hồ Tùng Dinh như hiện nay.
Khi chưa xây dựng cầu vào Cảng dịch vụ hậu cần nghề cá, việc qua lại giữa xóm Hàn và Tùng Vụng bằng thuyền. Vụng Tùng Dinh trước đây là nơi tàu, thuyền vào tránh bão, bên này là xóm Hàn và bên kia là Tùng Vụng, lúc thủy triều thấp, lội qua được, ở giữa đoạn cầu bây giờ là đập đá, có tác dụng ngăn cướp biển khi xưa. Khi thủy triều cao thì đập đá ngập và lối ra vào cho thuyền sẽ ở hai đầu của đập đá đó, nếu thuyền lạ không biết lạch mà đi vào chính giữa sẽ va vào ghềnh đá dẫn đến vỡ tàu hoặc mắc cạn mà không thể vào được bên trong.
Ngày 02/12/2004, Quần đảo Cát Bà được tổ chức UNESCO chính thức công nhận là khu dự trữ sinh quyển thế giới. Trong những năm này các công trình hạ tầng giao thông, du lịch cũng được hoàn thiện, như: lấn biển mở rộng khuôn viên cảng Du lịch Cát Bà, đường du lịch ra bãi tắm Cát Cò 3, đường và hồ Tùng Dinh, chỉnh trang công viên, đô thị du lịch đã tạo diện mạo mới cho đô thị tại thị trấn Cát Bà. Các công trình hạ tầng-du lịch là dấu mốc góp phần quan trọng vào sự phát triển của ngành du lịch huyện Cát Hải những năm sau đó.
Ngày 15/2/2014, khởi công công trình xây dựng cầu, đường ôtô cao tốc Tân Vũ – Lạch huyện kết nối với đường cao tốc Hà Nội – Hải Phòng với Cảng nước sâu lạch huyện, dự án được thực hiện bằng nguồn vốn ODA của Chính phủ Nhật Bản và vốn đối ứng của Chính phủ Việt Nam. Tổng mức đầu tư của dự án là 11.849 tỷ VND. Sau hơn 3 năm thi công, vào ngày Quốc khánh nước Cộng hòa xã hội chủ nghĩa Việt Nam, 02/9/2017, Thủ tướng Chính phủ Nguyễn Xuân Phúc đã cắt băng khánh thành, thông xe kỹ thuật. Cầu Tân Vũ-Lạch huyện có tổng chiều dài 15,63km. Điểm đầu nối từ đường ô tô cao tốc Hà Nội - Hải Phòng (tại nút Tân Vũ) thuộc phường Tràng Cát, quận Hải An; điểm cuối là cổng cảng Lạch Huyện (cảng cửa ngõ quốc tế Hải Phòng) thuộc huyện Cát Hải. Trong đó, phần cầu có chiều dài 5,44km; phần đường dẫn dài 10,19km. Cầu Tân Vũ - Lạch Huyện được thiết kế vĩnh cửu bằng bê tông cốt thép dự ứng lực, mặt cầu rộng 16m.
Đây là cầu vượt biển dài nhất Việt Nam và một trong những cầu vượt biển dài nhất Đông Nam Á. Trước đây, để đến huyện đảo Cát Hải, phải đi 2 phà là Phà Đình Vũ (trên 1 tiếng), Phà gót (khoảng 30 phút). Từ thời điểm Cầu Tân Vũ – Lạch huyện đi vào hoạt động đã rút ngắn thời gian và khoảng cách để nhân dân và du khách có thể đến huyện Cát Hải bằng đường bộ, đến đảo Cát Bà sau 30 phút đi phà Gót.
Ngày 14/5/2017, khởi công tuyến cáp treo Cát Hải – Phù Long (do tập đoàn Sungroup làm chủ đầu tư), Sau hơn 3 năm thi công, ngày 06/6/2020 đã khánh thành và đưa vào sử dụng, Đây là tuyến cáp treo 3 dây vượt biển Cát Hải - Phù Long có chiều dài 3.955 m, nối địa bàn hai xã Đồng Bài và xã Phù Long thuộc huyện Cát Hải với thiết kế gồm 60 cabin, mỗi cabin có sức chứa 30 khách, vận hành tốc độ tối đa 8m/s, đạt công suất 4500 khách/giờ. Tuyến cáp treo mới nhất của Tập đoàn Sun Group tại Cát Hải được Tổ chức Kỷ lục Guinness công bố chứng nhận: “Tuyến cáp có Trụ cáp treo cao nhất thế giới”; kỷ lục này dành cho trụ cáp T3, với chiều cao 214,8m. Tuyến cáp treo này sẽ rút ngắn thời gian di chuyển tới Cát Bà từ khoảng 20 phút bằng phà xuống còn 9 phút bằng cáp treo, đồng thời giảm tình trạng ùn tắc tại bến phà Gót trong mùa du lịch cao điểm.
- Các bãi tắm: Cát Cò 1, Cát Cò 2, Cát Cò 3, Bãi tắm Tùng Thu.
- Dải công viên trung tâm thị trấn Cát Bà.
- Chợ Cát Bà.
- Pháo đài thần công (hiện đang đóng cửa).
- Đài tưởng niệm các Anh hùng, Liệt sỹ tại Núi Ngọc (hiện chưa được đưa vào danh mục các điểm tham quan du lịch tại thị trấn Cát Bà).
- Điểm sản xuất nước mắm của một số doanh nghiệp tại Cảng dịch vụ hậu cần nghề Cá Cát Bà.