明洪武十四年（公元1381年），徐达奉命修永平、界岭等关，在此地建关设卫，因其依山襟海，故名山海关。清乾隆二年（1737年）撤卫置临榆县，为县治所在地。

1948年11月为秦榆市（今秦皇岛市）山海关办事处。1949年为辽西省（现辽宁省）山海关市。1952年11月划归河北省。1953年撤市改山海关区，属秦皇岛市。

1996年，山海关区面积192平方千米，人口约13.9万人，辖5个街道、3个镇、1个乡。区政府驻关城南路119号。

2000年第五次人口普查，山海关区常住总人口158399人，其中：南关街道23717人，东街街道9764人，西街街道16916人，路南街道30329人，船厂路街道10371人，第一关镇17655人，石河镇21575人，孟姜镇18413人，渤海乡9659人。

？年，山海关区辖5个街道、3个镇、1个乡：南关街道、路南街道、西大街街道、东大街街道、船厂路街道；第一关镇、石河镇、孟姜镇；渤海乡（隶属山海关经济技术开发区）。共有95个居员会、121个行政村。

2002年，山海关区面积192.2平方千米，人口约15.02万人。辖5个街道、3个镇、1个乡，23个社区、121个行政村。区政府驻关城南路119号。

2010年第六次人口普查，山海关区常住总人口178769人，其中：南关街道28953人，东街街道5057人，西街街道19303人，路南街道33120人，船厂路街道23361人，第一关镇18638人，石河镇21656人，孟姜镇17822人，渤海乡10859人。