海南岛历史悠久、人杰地灵，自古涌现出了海瑞、宋庆龄等名人。根据最新考古材料，6000多年前，海南岛就开始了人类的活动。明代《正德琼台志》记载，海南岛在唐虞三代称为“南服荒缴”（缴：边界），在秦代称为“越郡外境”。这说明海南岛在当时为祖国辖区荒远的边界。海南岛是四大流放地之一，主要是崖州，位于中国最南端。
先秦至西汉时期，海南岛上分布着古百越人的一支--骆越，也就是黎族的先民。位于中国最南端。秦始皇三十三年（前214），统一岭南广大地区，在南方设置桂林郡、南海郡和象郡，并将中原几十万人迁徙其地。其时，海南岛为象郡之外徼。秦汉之交，中原战乱，秦龙川令赵佗自立为南越王。南越国势力遍及海南岛。
汉武帝元封元年（公元前110年），汉族移民逐渐增多。黎民与汉民接触，掌握了农耕技术，提高生产力，开始从原始社会向阶级社会过渡。公元1世纪中叶，东汉伏波将军马援抚定珠崖，在海南建立城廓市井，封建统治渐趋巩固，后世遂有“伏波将军开琼”之说。6世纪末，冼夫人以所统辖的地方（包括海南岛）归附隋朝，在岛上设置3郡10县。汉族移民不断增加，海南与中原地区往来更密切，促进了黎族社会的发展和封建因素的迅速增长。
三国时期，东吴黄龙三年（231年），吴大帝孙权派兵平定交州；吴赤乌年间（238～251）在雷州半岛设立珠崖郡（治今广东徐闻），领徐闻、朱卢、珠官3县，属高州管辖，对海南岛实行“遥领”。吴大帝孙权派兵平定交州东吴时期，广州辖下的4郡外，还包括荆州始兴郡和海南岛。
唐朝与东南亚、南亚和西亚贸易往来日益频繁，位于海上交通要冲的海南岛得到进一步开发。公元748年，唐鉴真高僧东渡日本，遇风漂流到振州（今三亚市），看到当地已经是“一年养蚕八次，收稻两次，十月种田，正月收粟”。当时黎族地区出产的高良姜、五色藤、盘斑布、金、糖、香料、益智子等土特产不少作为“贡品”或商品输入中原地区。唐朝末年史籍出现黎族专有族称—“黎”。五代以后，中原战乱频仍，大批汉人南迁，岛上汉族数量进一步增加，经济文化进一步发展。
北宋绍圣四年（1097年），年已六十二岁的苏轼被一叶孤舟送到了徼边荒凉之地海南岛儋州（今海南儋州）。据说在宋朝，放逐海南是仅比满门抄斩罪轻一等的处罚。他把儋州当成了自己的第二故乡，“我本儋耳氏，寄生西蜀州”。他在这里办学堂，对古代海南文化教商做出了卓越贡献，以致许多人不远千里，追至儋州，从苏轼学。在宋代一百多年里，海南从没有人进士及第。但苏轼北归不久，这里的姜唐佐就举乡贡。为此苏轼题诗：“沧海何曾断地脉，珠崖从此破天荒。”人们一直把苏轼看作是儋州文化的开拓者、播种人，对他怀有深深的崇敬。
宋末元初，黄道婆年轻时逃居崖州，向黎族妇女学习棉纺织技术，回故乡后，在黎族传统纺织工艺基础上加以改进，创造出一套先进的棉纺织工具和技术，为我国棉纺织的发展作出了贡献。 宋元时期，信奉伊斯兰教的“番民”从越南占城（今越南南部平定省一带）迁入。据明万历《琼州府志》卷3记载，宋元年间因战乱，越南占城人驾船迁来海南岛，散居在海岸一带，这些村落称为番村、番浦。居民多蒲、方三姓，不吃猪肉，不供祖先，共设教堂，念经礼拜。
明清时期，封建经济在黎族社会中已占据统治地位，大部分黎族地区的生产力与当地汉族相近，在毗邻的汉族地区出现了许多著名墟场，如调南市、兰洋市、南丰市和岭门市等。山区黎族的土特产通过集市和入山收购的汉商流往名地，黎族换回的铁质生产工具和生活资料也日益增多。黎汉两族人民经济上相互联系、文化上相互交流和通婚联姻，促进了民族之间的融合。
1950年5月海南岛宣告解放，成立海南军政委员会，实行军事性管制。次年4月，成立广东省人民政府海南行政公署，1955年3月，改称广东省海南行政公署。1988年4月13日，撤销广东省海南行政区，设立海南省和海南经济特区。
2012年6月21日，民政部公告宣布，国务院正式批准，撤销西沙群岛、南沙群岛、中沙群岛办事处，建立地级三沙市，政府驻西沙永兴岛。
2018年6月3日，经海南省委、省政府深入调研、统筹规划，决定设立海口江东新区，将其作为建设中国（海南）自由贸易试验区的重点先行区域。
