Đại Chủng viện Sao Biển Nha Trang bắt đầu tại cơ sở 60 Lý Nam Đế, Nha Trang từ ngày 31 tháng 12 năm 1991, là một (01) trong sáu (06) Đại Chủng viện được hoạt động theo quyết định của Chính quyền Việt Nam thời kỳ đổi mới. Tuy nhiên, Đại Chủng viện Sao Biển tại Giáo phận Nha Trang đã được Đức cha Phanxicô Xaviê Nguyễn Văn Thuận chuẩn bị, rồi Đức cha Phaolô Nguyễn Văn Hòa thành lập từ tháng 5 năm 1975 tại Tiểu Chủng viện Sao Biển (Vĩnh Hải, Nha Trang) để tiếp đón các Đại Chủng sinh của Giáo phận và một vài Giáo phận khác về đây tu học. Khi thành lập, Đại Chủng viện tiếp tục nhận tên gọi và bổn mạng của Tiểu Chủng viện Sao Biển là Đức Mẹ Maria với tước hiệu Sao Biển, lễ kính ngày 8 tháng 9 hằng năm. Sau bốn năm thành lập, Đại Chủng viện này đã ngưng hoạt động vào ngày 1 tháng 6 năm 1979 do tình hình thời bấy giờ.
Đến cuối năm 1991, Đại Chủng viện Sao Biển Nha Trang được hoạt động trở lại. Vì thế, sau một thời gian chuẩn bị cơ sở vật chất, ngày 21 tháng 4 năm 1992, Đại Chủng viện đã khai giảng niên khóa đầu tiên gồm 30 Chủng sinh của ba Giáo phận: Nha Trang, Qui Nhơn và Ban Mê Thuột.
Ngày 17 tháng 6 năm 1993 Đức Giám mục Giáo phận Nha Trang chủ sự thánh lễ đặt viên đá xây dựng Đại Chủng viện Sao Biển Nha Trang. Công trình xây dựng được hoàn tất và khánh thành vào ngày 11 tháng 4 năm 1996, với khả năng đón nhận khoảng 250 chủng sinh, các Cha giáo và những người phục vụ trong Ban đời sống gồm các nữ tu Hội dòng Khiết Tâm Đức Mẹ và một số giáo dân.
Từ niên khóa 1991-1992 đến niên khóa 2006-2007, cứ hai năm một lần Đại Chủng viện Sao Biển Nha Trang thu nhận khoảng 30 Chủng sinh thuộc ba Giáo phận cho mỗi khóa với chương trình học là 6 năm.
Sau 15 năm hoạt động, chương trình đào tạo và số lượng Chủng sinh đã thay đổi. Cụ thể, từ niên khóa 2007-2008 đến nay, hằng năm Đại Chủng viện thu nhận khoảng 40 chủng sinh, và chương trình đào tạo là 8 năm từ niên khóa 2011-2012. Vì thế, để có đủ cơ sở vật chất đáp ứng sự phát triển của Đại Chủng viện, ngày 3 tháng 7 năm 2013 Đại Chủng viện Sao Biển Nha Trang đã khởi công xây dựng thêm dãy nhà dành cho Ban Triết học, có thể tiếp nhận 150 chủng sinh. Tòa nhà này, nối dài cơ sở xây vào năm 1996, đã được khánh thành vào ngày 7 tháng 10 năm 2014.
Ban Thần học của Đại Chủng viện Sao Biển Nha Trang được liên kết (affiliatio) với Đại học giáo hoàng Urbaniana, Roma, từ ngày 16 tháng 4 năm 2008. Sau đó, ngày 28 tháng 4 năm 2022, Bộ Giáo dục Công giáo đã phê chuẩn việc thành lập Học viện Thần học Sao Biển cùng với quy chế của Học viện bao gồm chương trình 2 năm Triết học và 3 năm Thần học để cấp bằng Cử nhân Thần học (STB) cho những học viên tham dự kỳ thi vào cuối năm Thần học 3 (áp dụng từ niên khóa 2024 - 2025 trở về sau).
Các Linh mục Giám đốc Đại Chủng viện từ khi thành lập đến nay gồm: Linh mục Phêrô Nguyễn Văn Nho (1991-2002; Giám mục phó Giáo phận Nha Trang từ 1997-2003), Linh mục Giuse-Maria Trần Thanh Phong (2002-2005), Linh mục Phêrô Phạm Ngọc Phi (2005-2014), Linh mục Gioan Baotixita Ngô Đình Tiến (từ 8/2014).
