汉代开始在海南岛设立行政建制。从夏、商、周至战国时代，海南被泛称为扬越之南域，战国为儋耳地。秦始皇统一中国后，海南岛属秦朝遥领之范围，标为象郡之边徼。汉武帝平定南越后，于公元前110年设置南海九郡，其中包括海南岛的珠崖、儋耳两郡，含16县。从此，海南正式列入中国版图。
唐代改郡为州。汉代以后，以三国、魏晋，到南北朝时期，海南岛的行政设置屡有调整，先后从属过交州、赵州、广州管辖。隋炀帝时，海南岛共设两郡（珠崖郡、临根郡）十县，属扬州。唐代改郡为州，设崖州、儋州、振州、万安州、琼州等5个州共22个县，统属岭南道管辖。海南简称“琼”系来源于唐代的琼州。
明代海南设府。宋代稍有调整。元代基本上沿用宋代行政建制。明代琼州改为府，下辖儋、万安、崖等3个州共10县。清代将雷琼道改为海南道，专辖琼州府。明、清时代，中国政府已明确将西沙群岛和南沙群岛划归琼州府管辖。
1912年海南岛置琼崖道，设道尹，治理海南13县。
1921年废道制，由粤军旅长兼领珠崖善后处处长，掌管军民两政。
1926年设琼崖行政委员会，由广东省政府管辖。
1940年为广东省第九行政督察区，下辖16县1市。
1950年5月，海南岛宣告解放，成立海南军政委员会，实行军政管制。
1951年成立广东省人民政府海南行政公署。1955年3月改为广东省海南行政公署。
1968年4月成立广东省海南地区革命委员会，1976年10月改称广东省海南行政区革命委员会，1980年1月改称广东省海南行政区公署。
1984年10月撤销海南行政区公署，成立海南行政区人民政府。海南岛南部是黎族、苗族等少数民族聚居地区，1952年成立了海南黎族苗族自治区。
1955年改为自治州，州府设在通什市。自治州辖琼中、保亭、白沙、昌江、东方、乐东、陵水等7县，区域占海南全岛总面积的42.9%。1987年12月撤销自治州，分别成立少数民族自治县。
1988年4月13日全国人民代表大会第一次会议通过：撤销广东省海南行政区，设立海南省。辖海口市、三亚市、通什市、琼山县、琼海县、文昌县、万宁县、屯昌县、定安县、澄迈县、临高县、儋县、保亭黎族苗族自治县、琼中黎族苗族自治县、白沙黎族自治县、陵水黎族自治县、昌江黎族自治县、乐东黎族自治县、东方黎族自治县和西沙群岛、南沙群岛、中沙群岛的岛礁及其海域。同时，划定海南岛为海南经济特区。
1992年撤销琼海县，设立琼海市（民政部1992年11月6日批复 民行批[1992]132号）
1993年撤销儋县，设立儋州市（民政部1993年3月3日批复 民行批[1993]45号）。
1994年撤销琼山县，设立琼山市（民政部1994年1月24日批复 民行批[1994]26号）。
1995年至1995年底，全省有2个地级市、5个县级市、5个县、7个民族自治县、5个市辖区、1个办事处（西南中沙群岛办事处，县级）。撤销文昌县，设立文昌市（民政部1995年11月7日批复 民行批[1995]77号）。
1996年撤销万宁县，设立万宁市（民政部1996年8月5日批复 民行批[1996]53号）。
1997年撤销东方黎族自治县，设立东方市（国务院1997年3月12日批准）。
1998－2000年海南省有2个地级市、7个县级市、4个县、6个民族自治县、5个市辖区、1个办事处（西南中沙群岛办事处，县级）
2001年将通什市更名为五指山市（民政部2001年7月5日批准 民发[2001]170号）。
2002年调整海口市行政区划：（1）撤销琼山市和海口市秀英区、新华区、振东区，以原琼山市和海口市秀英区、新华区、振东区的行政区域设立海口市秀英区、龙华区、琼山区、美兰区。（2）秀英辖海口市原秀英区的行政区域和原琼山市的石山镇、永兴镇、东山镇以及遵谭镇以海榆中线公路为界的西侧地区，区人民政府驻秀华路。（3）龙华区辖海口市原新华区的行政区域和原琼山市的龙桥镇、龙泉镇、新坡镇、遵谭镇以海榆中线公路为界的东侧地区以及府城镇的薛村、大样村，区人民政府驻民声东路。（4）琼山区辖原琼山市的府城镇（薛村、大样村除外）、龙塘镇、云龙镇、红旗镇、旧州镇、三门坡镇、甲子镇、大坡镇和海口市原振东区的国兴街道以及蓝天街道的米铺居委会、道客居委会，区人民政府驻建国路。（5）美兰区辖海口市原振东区的行政区域（国兴街道和蓝天街道的米铺居委会、道客居委会除外）和原琼山市的灵山镇、美兰珍、三江镇、大致坡镇，区人民政府驻振兴路。（国务院2002年10月16日批准国函[2002]92号）
2003－2005年海南省有2个地级市，6个县级市，4个县，6个民族自治县，4个市辖区，1个办事处（西南中沙群岛办事处，县级）。
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