Во времена парусного флота в этой бухте Севастополя ремонтировали корабли. На пологий берег клали на борт судно и чистили днище от ракушек и водорослей, чтобы повысить скорость. Назывался этот процесс «килевание», отсюда и название бухты. Вход в нее ограничивают два мыса, они же и защищают от ветра. Поэтому вода здесь «спокойная».
На этих берегах в Средневековье находился порт Авлита княжества Феодоро, а неподалеку в устье реки Черной – крепость Каламита. В XV веке все было захвачено турками.
На суше бухту продолжает глубокая балка длиной более четырех километров. Это живописный каньон с 30-ти метровыми отвесными краями образовался еще в ледниковый период.
В Крымскую войну это место было крайней восточной точкой линии обороны города. На высотах Килен-балки фланг прикрывали три редута. Здесь произошло кровопролитное Инкерманское сражение, в котором русские войска из-за ошибки командования потерпели жестокое поражение.