I 1636 var Gowanus Bay – opkaldt efter Gauwane (Gouwane, lit. ‘den sovende’), en Canarsee-indianer – stedet for den første bosættelse af hollandske bønder i det, der nu er Brooklyn. Dammene på Gowanus’ engarealer tjente til at drive de tidlige nybyggeres tidevandsdrevne møller, som lå langs Gowanus Creek. Under den amerikanske revolutionskrig var Gowanus skueplads for kampene i slaget ved Long Island, og de amerikanske soldater stillede sig i Gowanus Heights (nu Park Slope), hvor de havde fuldt udsyn til de britiske skibe, da de gik i land i bugten. I 1860’erne blev Gowanus Creek omdannet til Gowanus-kanalen, og området blev et knudepunkt for produktion og skibsfart. Som følge af industrien langs kanalen og etableringen af et kombineret kloaksystem, der ledte spildevand direkte ud i et udpeget udløb ved kanalens hoved, kom kvarteret til at blive defineret af den forurenede kanal. Efter Anden Verdenskrig fik nedgangen i skibsfarten i havnen i Red Hook og i fremstillingsindustrien omkring New York City store industrier til at forlade området, hvilket ændrede industriens dynamik i Gowanus. I slutningen af 1940’erne blev kvarteret stedet for flere NYCHA-husprojekter, som blev bygget til dels for at huse hjemvendte veteraner fra Anden Verdenskrig.
Vandet og en stor del af jorden langs bredden af Gowanus-kanalen er blevet alvorligt forurenet af kombinerede kloakudløb (CSO’er) langs kanalen, der er designet til at aflaste spildevand og regnvand, når kloakbehandlingsanlægget er overbelastet, samt af årtiers industriel brug og omfattende kulgasproduktion i slutningen af det 19. århundrede. Gowanus-kanalen var også en påstået losseplads for mafiaen. Alligevel blev en gammel ammunitionsfabrik fra det 19. århundrede på 230 3rd Street i Gowanus i begyndelsen af 1980’erne ved siden af kanalen til stedet for den massive Gowanus Memorial Artyard, hvis rester stadig er synlige. Efter årtiers industriel forurening kombineret med spildevandsforurening udpegede Miljøbeskyttelsesagenturet Gowanus-kanalen som et Superfund-område i 2010 og afsatte 506 millioner dollars til oprydningen. Oprydningen skal være afsluttet i 2022.