夏商时期，今海南地区为渠搜、鬼方民族游牧地。
西周至春秋时期，今海南地区为猃狁游牧部落地。
战国中期（约前314年），今海南地区为楼烦、林胡等游牧部落所据。
楚汉相争时期，北地郡所辖的今海南地区成为匈奴的游牧地。
西汉初年，在北地郡地域设朔方郡（郡府治所在今鄂尔多斯市杭锦旗独贵塔拉一带），今海南区属朔方郡沃野县辖地。
三国时期，五原、朔方、西河、上郡、北地等郡地沦为匈奴的游牧地，继之多个少数民族进入这一地区。
东晋大兴二年（319年），今海南地区为后赵所辖。
永和九年（350年），氐族苻洪建立前秦，今海南地区为前秦所统。
隋大业三年（607年），把所置州改为郡，其时海南地区属灵武郡的灵武县管辖。
隋末，今海南地区成为突厥的游牧地。
唐贞观元年（627年），将全国行政区划为十道，道以下设州、郡、县建制。
关内道所辖的灵州，承隋朝灵武郡辖地，领黄河由南向北东岸狭长地带，拥有今鄂尔多斯市鄂托克旗西部及乌海市海南地区。
西夏时期，建都兴庆府（今银川市），今海南地区属西夏国辖地。
元朝时期，行政统属地以行省建制，省下辖路、府、州、县四级政权，今海南地区属甘肃行省宁夏府管辖。
明洪武八年（1375年），明军将河南王扩廓帖木尔部打败，收复河南地，其后在收复的河南地域设置卫所，今海南地区属宁夏卫辖境，隶陕西统领。
明朝后期，今海南地区皆入鄂尔多斯部。
清统一之后，对内蒙古地区实行蒙旗建制，今海南地区属鄂尔多斯右翼中旗（今鄂托克旗）管辖。
民国元年（1912年），中华民国政府将归绥道改为归绥观察使，行政权统辖，仍以盟旗旧域为界。
民国二年（1913年），今乌海市海南地区属绥远特别行政区管辖。
民国十九年（1930年），绥远省政府在黄河以东，今鄂尔多斯市鄂托克旗地区建立沃野设置局，今海南地区为沃野辖地。
民国二十六年（1937年），将沃野县及沿河地域划归宁夏回族自治区（今宁夏回族自治区），更名陶乐县，今海南地区属宁夏回族自治区陶乐县辖地。
1949年10月1日，中华人民共和国成立后，今海南地区属伊克昭盟鄂托克旗第三区（今鄂尔多斯市鄂托克旗阿尔巴斯苏木）。
1952年12月，宁夏回族自治区同意将陶乐县境巴音陶亥乡的渡口村和雀儿沟以北、三道坎至王元地区域划规内蒙古自治区管辖。
1954年12月23日，中共伊克昭盟委员会研究决定，建立伊克昭盟人民政府桌子山矿区办事处。
1956年6月1日，在筹委会工作的基础上，正式成立伊克昭盟人民委员会驻桌子山矿区办事处，驻地拉僧庙。
1958年1月28日，原桌子山矿区办事处撤销，桌子山矿区人民委员会成立。
同年9月1日，伊克昭盟行政公署决定将矿区人民委员会委托鄂托克旗领导。
1959年4月，经内蒙古自治区人民委员会批准改变隶属关系，划规伊克昭盟管辖，改为县级建制。
同年，宁夏回族自治区划巴音陶亥农场和3个生产队归内蒙古自治区伊克昭盟鄂托克旗管辖。
1961年7月9日，经国务院批准，建立海勃湾市，驻地海勃湾，为伊克昭盟县级直辖市。
撤销桌子山矿区人民委员会，其区域为：东至鄂托克旗阿尔巴斯苏木千里山以西，南至鄂托克旗棒陶亥乡原界石嘴山渡口，北至杭锦旗交界达勒腹稻嗬牖坪右远?2千米处，西以黄河为界，南北长约100千米，东西宽约40千米，总面积约为4000平方千米。
1975年8月30日，国务院决定撤销乌达市和海勃湾市，设置乌海市。
1976年1月10日，乌海市革命委员会正式成立，辖乌达、海勃湾、拉僧庙（今海南区）3个办事处。
1979年12月13日，乌达、海勃湾、拉僧庙3个办事处改为3个区，执行国家县一级行政机构的职能。
同时，拉僧庙办事处更名为海南区。
1997年4月，伊克昭盟（今鄂尔多斯市）巴音陶亥乡划归海南区。