周属蓟城。
秦、汉大部属蓟县，北部属军都县。
唐天宝元年（742年），析蓟县置广平县，大部属蓟县，北部属昌平、广平2县。
建中二年（781）析蓟县置幽都县，大部署幽都县，北部属昌平县。
五代，刘仁恭置玉河县，大部署幽都县，其余属昌平、玉河2县。
辽开泰元年（1012），幽都县改名宛平县。
金贞元元年（1153），玉河并入宛平县，大部署宛平县，北部属昌平线。
明正德元年（1506），昌平县升州。
1913年，昌平州改县。
1925年，东部属西郊、北郊2区，余属昌平、宛平2县。
1928年6月，民国政府设北平市，南半部划入市辖行政区域。
同年年底，北平市设立市辖区建制。
1947年，郊四区改为郊八区，东部属郊五、郊六、郊七3区，按数字排列，郊五区又称第十七区，郊六区又称第十八区、郊七区又称第十九区。
至1948年底分属北平市十六、十七、十八、十九区和河北省宛平县、昌平县。
1948年12月，海淀区现辖域解放。
1949年7月，成立新的十六区，中华人民共和国建立后成为首都的市辖区。
1950年1月中旬，第十八区人民政府在海淀镇成立；7月，第十八区与第十六区（阜外大街、罗道庄、铁家坟以南地区）、第十七区（东冉村、蓝靛厂、青龙桥以西至温泉、南安河地区）各一部分合并为第十六区；不久，昌平县东北旺一带等5村并入第十六区；8月，十六区改名为十三区。
1951年4月，展览路、礼士路以东地区划归西单、西四2区。
1952年6月，第十三区改名为海淀区，名称沿用至今。