清末属阜新县。1940年置海州区，1948年改阜新市第一区。1980年复设海州区。
1996年，海州区面积37平方千米，人口约33万人。辖11个街道：和平街道、新兴街道、西山街道、河北街道、站前街道、西阜新街道、五龙街道、平安西部街道、工人村街道、东梁街道、东苑街道。区政府驻和平街道。
2000年第五次人口普查，海州区常住总人口341454人，其中：和平街道36931人，东苑街道12652人，新兴街道41189人，西山街道66934人，河北街道59725人，站前街道20887人，西铁街道30072人，五龙街道21610人，西部街道20782人，工人村街道20689人，东粱街道9983人。
2002年4月27日，国务院（国函[2002]33号）批复同意调整阜新市部分行政区划。涉及海州区部分如下：（1）将细河区的韩家店镇和西苑街道的王营矿居委会划归海州区管辖。（2）将海州区的东苑街道，新兴街道的辽工大、新荣、怡静园三个居委会，和平街道的花园、民族、中学、东风、园丁5个居委会，西山街道的兴工、西环、育新、电工、丹阳、新建、四合、四保、局北、煤校10个居委会划归细河区管辖。
2002年，行政区划实际调整情况如下：（1）将细河区韩家店镇整建制划归海州区。将细河区西苑街道王营矿社区划归海州区平安西部街道。（2）将海州区以中华路和四合路中间线为界划分，中华路东起东出口，西至与四合路交叉路口以北，及四台路与中华路交叉路口至与四台镇交界路段以东北区域，即东苑街道，新兴街道的辽工大、新荣、怡静园3个社区，和平街道的花园、民族、中学、东风、园丁5个社区，西山街道的兴工、西环、育新、电工、丹阳、新建、四合、四保、局北、煤校10个社区，共18个社区划归细河区。（3）撤销海州区西铁街道、西部街道，设立西阜新街道、平安西部街道。
2002年6月，海州区辖10个街道、1个镇，73个社区、9个行政村，面积96.81平方千米，人口约28.27万人，区政府驻街心路7号。
2010年第六次人口普查，海州区常住总人口270757人，其中：新兴街道24545人，和平街道17469人，西山街道40281人，河北街道45834人，站前街道26711人，西阜新街道24884人，五龙街道24351人，平安西部街道30338人，工人村街道10330人，东梁街道6820人，韩家店镇19194人。
全区仍辖10个街道、1个镇：新兴街道、和平街道、西山街道、河北街道、站前街道、西阜新街道、五龙街道、平安西部街道、工人村街道、东梁街道、韩家店镇。区政府驻新兴街道中华路66号。