古海州地区，夏、商、周，为人方国（东夷、郁夷国）一部分。
春秋，为鲁之东境，郯子国地。
战国，易为楚地。
秦，于朐山（今锦屏山）西置朐县，先属薛郡，后属东海郡。
汉，朐县仍属东海郡。
三国，改东海郡为东海国。
朐县属东海国，属魏。
晋，朐县属东海郡。
南朝宋泰始六年（470年），侨置青、冀二州，治郁州（今云台山）。
东魏武定七年（549年），罢青、冀二州称海州，辖6郡19县，治龙苴（今灌云龙苴）。
北齐文宣帝（551~559年），移州治于琅琊郡（今海州城）。
北周，改朐县为朐山县，改琅琊郡为朐山郡，朐山县属朐山郡。
隋开皇三年（583年），废朐山郡。
大业三年（607年），改海州为东海郡，下辖5县。
唐武德元年（618年），改东海郡为海州。
武德四年，置海州总管府。
贞观元年（627年），罢总管府。
天宝初（742年），改海州为东海郡。
乾元元年（758年）复改东海郡为海州。
朐山县或属海州，或属东海郡。
五代十国梁唐，海州属吴。
晋汉，属南唐。
周，属周，领4县。
北宋，海州属淮南东路。
南宋，隶山东东路，辖5县。
元，海州升海州路，后改海宁府，不久降为海宁州，隶淮安路，领3县。
明，复称海州，隶准安府，以州治朐山县省入，领1县。
清雍正二年（1724年），海州升直隶州，辖2县，先隶淮徐道，后属淮准扬道。
民国元年（1912年），改海州直隶州为东海县，治海州城内。
4月，析东海县东南境11镇置灌云县。
民国3年6月，江苏省划设5道，东海县隶属徐海道。
民国16年，道废除。
民国18年，海州划为东海县第一区。
民国22年，东海县先后属江苏省第十三、第八行政督察区和东海行政督察区。
民国28年，日军侵占海州，成立东海县治安维持会和伪东海县政府。
民国东海县政府转移农村。
民国30年解体。
民国35年，第八行政区属徐州绥靖公署。
民国37年，海州、新浦及东境连云市成立新海连特区，属山东鲁中南行政公署，下辖新海市、连云市和云台办事处。
11月，成立以海州城为中心的新海市锦屏区。
1949年11月，新海连特区改称新海连市，锦屏区隶新海连市。
1950年5月，新海连市与东海县合并称新海县，11月，改锦屏区为新海县第四分区。
12月，撤新海县，恢复新海连市建制，改新海县第四分区为新海连市锦屏区。
1952年，锦屏区易名为海州区，仍隶新海连市。
1953年，新海连市改属江苏省。
1958年，政社合一，称海州人民公社。
1961年，新海连市改称连云港市，海州区隶属关系未变。
1983年，并海州、新浦两区为新海区。
1986年，海州、新浦两区分治。
2014年，撤销连云港市新浦区、海州区，设立海州区。
2020年7月，连云港市委、市政府决定海州区、高新区融合发展，高新区剥离社会管理和公共服务职能。