En 1636, la bahía de Gowanus -llamada así por Gauwane (Gouwane, lit. ‘el que duerme’), un indio canario- fue el lugar del primer asentamiento de agricultores holandeses en lo que hoy es Brooklyn. Los estanques de las praderas de Gowanus servían para impulsar los molinos de marea de los primeros colonos, situados a lo largo del arroyo Gowanus. Durante la Guerra de la Independencia estadounidense, Gowanus fue el escenario de los combates en la Batalla de Long Island y los soldados estadounidenses se posicionaron en Gowanus Heights (actual Park Slope), donde tenían una visión completa de los barcos británicos cuando tocaban tierra en la bahía. En la década de 1860, el arroyo Gowanus se convirtió en el Canal Gowanus, y la zona se convirtió en un centro de fabricación y transporte marítimo. Como resultado de la industria a lo largo del canal y del establecimiento de un sistema de alcantarillado combinado que vertía las aguas residuales directamente en un desagüe designado en la cabecera del canal, el barrio llegó a ser definido por el canal contaminado. Después de la Segunda Guerra Mundial, el declive del transporte marítimo en el puerto de Red Hook y de la fabricación en los alrededores de la ciudad de Nueva York hizo que las grandes industrias se marcharan y cambiara la vitalidad de la industria en Gowanus. A finales de la década de 1940, el barrio se convirtió en el emplazamiento de varios proyectos de viviendas del NYCHA, que se construyeron en parte para alojar a los veteranos de la Segunda Guerra Mundial que regresaban a casa.
El agua y gran parte de la tierra a lo largo de las orillas del Canal de Gowanus se han visto gravemente contaminadas por los desagües combinados del alcantarillado (CSO) a lo largo del canal, diseñados para aliviar las aguas residuales y pluviales cuando la planta de tratamiento del alcantarillado se ve desbordada, así como por décadas de uso industrial y de fabricación extensiva de gas de carbón durante finales del siglo XIX. El canal Gowanus también fue un supuesto vertedero de la mafia. Aun así, a principios de la década de 1980, junto al canal, una antigua fábrica de municiones del siglo XIX situada en el número 230 de la calle 3 de Gowanus se convirtió en el emplazamiento del enorme Gowanus Memorial Artyard, cuyos restos aún son visibles. Tras décadas de contaminación industrial combinada con la de las aguas residuales, la Agencia de Protección Medioambiental designó el canal de Gowanus como lugar del Superfondo en 2010, asignando 506 millones de dólares para su limpieza. La fecha de finalización de la limpieza está fijada para 2022.