历唐、宋、元、明至清光绪1899年10月前均属吴川县。
1899年11月法国胁迫清政府签订《广州湾租借条约》，将今坡头、南三、乾塘等3个镇及麻斜、南调等2个街道辖地划入广州湾租界范围，今龙头镇和官渡镇仍属吴川县。
1949年12月湛江市解放，龙头、官渡属吴川县；坡头（包括乾塘、麻斜、南调）与南三合称滨海区，属湛江市。
1951年11月，滨海区划入吴川县（南三岛调东、北涯和麻斜仍属湛江市）。
1952年4月，吴川县撤销滨海区，将其分为两个区，坡头称第六区，南三称第七区。
1952年9月，吴川县第二区（龙头、官渡）改称第七区，第六区改称第八区，第七区改称第九区。
1952年底，湛江市设置雷东县。
1953年12月，吴川县第九区（即南三）划入雷东县管辖，调东也划入雷东县。
1956年11月，第八区改称坡头区，“坡头”正式成为政区名称。
1958年9月，湛江市撤销雷东县，南三（包括调东）改属湛江市郊区。
同年9月，吴川县实现公社化，龙头命名为英超人民公社，坡头命名为红旗人民公社。
同年10月，坡头（包括乾塘、南调）、龙头（包括官渡）从吴川县划入湛江市郊区。
1959年8月，英超人民公社改名龙头人民公社，红旗人民公社改名坡头人民公社。
1963年乾塘从坡头人民公社析出建置，成立乾塘人民公社。
1970年8月，撤销郊区，南三、坡头、乾塘和龙头公社归市革委会直辖。
1973年1月，恢复郊区，南三、坡头、乾塘、龙头等4个公社重归郊区管辖。
1979年3月，官渡人民公社从龙头人民公社析出建置。
1983年6月，人民公社改称区公所。
1983年9月，湛江地区实行地市合并、市管县体制。
1984年6月经广东省人民政府批准成立坡头区，坡头、龙头、官渡、南三、乾塘等5个区（区公所）和海头农业区的麻斜、麻新乡从郊区析出，以及麻斜街道办事处、炮台农副业大队从霞山区划出归坡头区。
2013年3月18日，南三镇从坡头区划出，由新成立的湛江市南三岛滨海旅游示范区管委会管理，但行政区划仍属坡头区。
2014年6月，成立海东新区，与坡头区委、区政府合署办公。
2019年6月，南三镇重新划归坡头区管辖，形成现今区域范围，沿用至今。