在秦朝之前，为越国东南境。秦汉至唐初，均称句章东境。唐武德四年（621年）属鄞州东境。元和四年（809年），在鄮东甬江口置望海镇，为镇海建制之始。后梁开平三年（909年）改望海镇为望海县，未几改为定海县。清康熙二十六年（1688年）定海县改名镇海县。以威镇大海而得名。
1984年，划镇海县城关、俞范、新碶3镇及清水浦、青峙2乡行政区域，设立宁波市滨海区。1985年7月，根据国政字[1984]99号文件，撤销镇海县、扩大滨海区、设立镇海区，以甬江为界，其南为滨海区，其北为镇海区。同年10月正式撤县设区。
1996年，镇海区面积209平方千米，人口约21万人。辖5个镇、1个乡：城关镇、骆驼镇、庄市镇、贵驷镇、澥浦镇、河头乡。区政府驻城关镇。
2000年第五次人口普查，镇海区总人口271707人，其中：城关镇148613人、贵驷镇23048人、骆驼镇44283人、解浦镇12786人、庄市镇30067人、河头乡12910人。
2001年6月19日，镇海区行政村撤并工作基本结束，全区151个村合并为66个村，减幅为56.3%。其中25个集镇周边村改为居委会，4个村维持原状，余下的122个村撤并为37个村。撤并后，行政村平均人口由原来的728人增加到2260人，面积从1平方千米扩大到3.5平方千米。
2001年9月20日，浙江省人民政府（浙政函[2001]188号）同意宁波市镇海区行政区划调整：撤销城关镇建制，部分（岚山、湾塘2个村）并入澥浦镇。澥浦镇辖6村、4居，驻觉渡村（原址）。撤销骆驼镇、河头乡建制，原骆驼镇部分（长石、长宏、汶溪、中心4个村）和原河头乡合并设立九龙湖镇。九龙湖镇辖11村，驻河头村（原河头乡址）。撤销贵驷镇、庄市镇建制，和城关镇其余部分、骆驼镇其余部分改由镇海区人民政府直辖并调整设立若干街道办事处。调整后，宁波市镇海区辖澥浦镇、九龙湖镇2个镇，设若干街道办事处。
2001年9月，镇海区实施镇乡行政区划调整。撤销城关镇、庄市镇、骆驼镇、贵驷镇4个建制镇，分设招宝山、蛟川、庄市、骆驼4个街道：招宝山街道下辖8个社区、1个行政村，面积20.8平方千米，总人口6.22万人；蛟川街道面积36.82平方千米，总人口4.41万人；庄市街道下辖1个社区、10个行政村，面积25.13平方千米，总人口2.20万人；骆驼街道下辖4个社区、21个行政村，面积46.64平方千米，总人口4.42万人。撤销河头乡建制，与原骆驼镇的长石、长宏、汶溪、中心4个行政村一起组建成九龙湖镇，下辖11个行政村，面积为63.67平方千米，总人口2.18万人。调整后，全区辖4个街道、2个镇：蛟川街道、骆驼街道、庄市街道、招宝山街道、澥浦镇、九龙湖镇。
2001年末，镇海区总面积218平方千米，总人口21.56万人，其中非农业人口11.33万人。辖4个街道、2个镇，25个居委会、66个行政村。区政府驻胜利路20号。
2002年末，镇海区面积218平方千米，总人口21.60万人，其中非农业人口11.53万人。2003年末，镇海区总面积218平方千米，总人口21.67万人，其中非农业人口11.61万人，共有22个居委会、65个行政村。
2004年末，镇海区总面积218.8平方千米，总人口22.02万人，共有25个社区、62个行政村（宁波年鉴数据）。（宁波地名网数据为：总面积366.9平方千米，人口21.53万人）
2005年末，镇海区户籍人口22.49万人，共有24个社区、62个行政村。2006年末，镇海区面积236平方千米，人口22.5万人，共有24个社区、62个行政村。2008年末，镇海区户籍人口224348人，其中非农业人口159537人，共有27个社区、62个行政村。2009年末，镇海区户籍人口224642人。
2015年，总体以望海路为界，将骆驼街道分为骆驼、贵驷两个街道。新设立的贵驷街道面积15.9平方千米，户籍人口1.43万人，辖贵驷社区和兴丰、妙胜寺、东钱、贵驷、里洞桥、民联、沙河7个行政村（整个调整工作将于7月底完成）。