明洪武十四年（公元1381年），徐達奉命修永平、界嶺等關，在此地建關設衛，因其依山襟海，故名山海關。清乾隆二年（1737年）撤衛置臨榆縣，為縣治所在地。

1948年11月為秦榆市（今秦皇島市）山海關辦事處。1949年為遼西省（現遼寧省）山海關市。1952年11月劃歸河北省。1953年撤市改山海關區，屬秦皇島市。

1996年，山海關區面積192平方千米，人口約13.9萬人，轄5個街道、3個鎮、1個鄉。區政府駐關城南路119號。

2000年第五次人口普查，山海關區常住總人口158399人，其中：南關街道23717人，東街街道9764人，西街街道16916人，路南街道30329人，船廠路街道10371人，第一關鎮17655人，石河鎮21575人，孟姜鎮18413人，渤海鄉9659人。

？年，山海關區轄5個街道、3個鎮、1個鄉：南關街道、路南街道、西大街街道、東大街街道、船廠路街道；第一關鎮、石河鎮、孟姜鎮；渤海鄉（隸屬山海關經濟技術開發區）。共有95個居員會、121個行政村。

2002年，山海關區面積192.2平方千米，人口約15.02萬人。轄5個街道、3個鎮、1個鄉，23個社區、121個行政村。區政府駐關城南路119號。

2010年第六次人口普查，山海關區常住總人口178769人，其中：南關街道28953人，東街街道5057人，西街街道19303人，路南街道33120人，船廠路街道23361人，第一關鎮18638人，石河鎮21656人，孟姜鎮17822人，渤海鄉10859人。