旗津天后宮的故事可以追溯到1859年，當時一位當地居民在旗津島的海邊發現了一塊形狀奇特的石頭，於是便在旗津島的南端建築了一座小茅屋供奉此神石，這也是旗津天后宮的起源。
到了1937年，當時的旗津糖廠經營者共同捐獻籌錢，在現址位置建了一座新的廟宇，這便是天后宮。天后宮的建築融合了日本和中國建築風格，是台南市現存最大的廟宇。
在1997年時，因為旗津糖廠遷移，天后宮也開始整修重建。在整修過程中發現了原來地基下的一個船冢，裡面包含了很多當時廟宇或船上供奉的海神像以及以前旗津一帶的水牛雕塑等。這個發現對研究旗津的歷史文化有很大的幫助。
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