La commune est située sur le littoral de la Manche, sur la Côte Fleurie, entre Deauville et Cabourg, à environ 45 km de Caen, 70 km du Havre, 100 km de Rouen, 200 km de Paris.

Villers-sur-Mer est également la commune française la plus septentrionale traversée par le méridien de Greenwich.

Ce dernier est matérialisé sur la promenade du front de mer, entre la rue du Commandant-Franchetti et la rue de la Rosière, par une marque bleue au sol et sur le parapet. Cette marque est néanmoins décalée de 32 mètres vers l’ouest par rapport au méridien.

Il semble que Villers-sur-Mer (alors appelée Villers) présentait plutôt l’aspect, au début du XIXe siècle, d’une agglomération de hameaux. On pouvait ainsi constater sur le cadastre le château avec son manoir et, parsemées, diverses fermes. La carte de Cassini, datant du XVIIIe, fait en effet apparaître une église, deux fermes (la Motte et la Fontaine) et le château.

La station balnéaire de Villers-sur-Mer aurait été créée en 1856 après celle de Trouville-sur-Mer (1825), Beuzeval (1849-1850), Cabourg (1853), Houlgate (1854), Deauville n’ayant été créée qu’en 1859.

La station est fondée par Félix Pigeory, architecte à Paris, créateur et rédacteur de la Revue des Beaux-Arts, et par Pierre-Michel-François Chevalier dit Pitre-Chevalier, succédant à la direction du journal Le Figaro à Alphonse Karr qui l’aurait donc initié aux charmes de Villers-sur-Mer.

La station se serait d’abord développée vers le secteur des falaises des Vaches Noires qui offre à la fois les avantages de la mer et de la campagne (Villers à l’est était marquée par des terrains marécageux).

À la fin des années 1850, la station possédait une cinquantaine de constructions et un casino (d’abord en bois sur pilotis puis en dur face à la mer).

Entre 1870 et 1900, la station se développe, sans doute grâce à l’arrivée du train en 1882 avec l’installation d’un second casino, la construction de nombreuses villas dans le quartier historique des falaises puis vers les terrains marécageux de l’est qui se développeront principalement autour de 1900.

En 1883, la station comporte plus de 190 constructions, l’hôtel de ville étant érigé en 1887. Villers-sur-Mer est alors une station familiale réputée. Le Villers-sur-Mer des Villersois se développe également dans le centre-ville et dans les rues plus marginales à l’époque (rues Fanneau, Sandret, Forin).

Dans l’entre-deux guerres, Villers-sur-Mer se développe toujours vers l’est. Dans les années 1930, la station fera l’objet d’un plan d’embellissement alors obligatoire pour les stations balnéaires, avec notamment la construction d’une nouvelle digue en 1934 et d’un nouveau quartier (rue du Docteur-Sicard entre le rond-point des Tennis et le rond-point du Plein-Air).

Pendant la Seconde Guerre Mondiale, Villers-sur-Mer sera occupée par l’armée allemande ainsi qu’en atteste la présence de plusieurs blockhaus sur le territoire de la commune (quartier des falaises et de l’actuel Villers 2000). Villers-sur-Mer fut libérée le 22 août 1944 par la brigade belge du Général Jean-Baptiste Piron.

À partir des années 1950, les nouveaux quartiers de l’est se développeront, après la récession qui a suivi la fin de la Seconde Guerre mondiale et le début de ce que l’on appelle les Trente Glorieuses.

À partir des années 1970, Villers-sur-Mer accentue le développement du tourisme avec la création de Villers 2000, sa nouvelle digue (sur les anciens terrains marécageux et les anciennes dunes de sable) et la construction de nombreux lotissements (vers le quartier de la Gare et le château de San Carlo). Ce développement continue encore aujourd’hui plus en hauteur vers la route de Dives.