周屬薊城。
秦、漢大部屬薊縣，北部屬軍都縣。
唐天寶元年（742年），析薊縣置廣平縣，大部屬薊縣，北部屬昌平、廣平2縣。
建中二年（781）析薊縣置幽都縣，大部署幽都縣，北部屬昌平縣。
五代，劉仁恭置玉河縣，大部署幽都縣，其余屬昌平、玉河2縣。
遼開(kāi)泰元年（1012），幽都縣改名宛平縣。
金貞元元年（1153），玉河并入宛平縣，大部署宛平縣，北部屬昌平線。
明正德元年（1506），昌平縣升州。
1913年，昌平州改縣。
1925年，東部屬西郊、北郊2區(qū)，余屬昌平、宛平2縣。
1928年6月，民國(guó)政府設(shè)北平市，南半部劃入市轄行政區(qū)域。
同年年底，北平市設(shè)立市轄區(qū)建制。
1947年，郊四區(qū)改為郊八區(qū)，東部屬郊五、郊六、郊七3區(qū)，按數(shù)字排列，郊五區(qū)又稱第十七區(qū)，郊六區(qū)又稱第十八區(qū)、郊七區(qū)又稱第十九區(qū)。
至1948年底分屬北平市十六、十七、十八、十九區(qū)和河北省宛平縣、昌平縣。
1948年12月，海淀區(qū)現(xiàn)轄域解放。
1949年7月，成立新的十六區(qū)，中華人民共和國(guó)建立后成為首都的市轄區(qū)。
1950年1月中旬，第十八區(qū)人民政府在海淀鎮(zhèn)成立；7月，第十八區(qū)與第十六區(qū)（阜外大街、羅道莊、鐵家墳以南地區(qū)）、第十七區(qū)（東冉村、藍(lán)靛廠、青龍橋以西至溫泉、南安河地區(qū)）各一部分合并為第十六區(qū)；不久，昌平縣東北旺一帶等5村并入第十六區(qū)；8月，十六區(qū)改名為十三區(qū)。
1951年4月，展覽路、禮士路以東地區(qū)劃歸西單、西四2區(qū)。
1952年6月，第十三區(qū)改名為海淀區(qū)，名稱沿用至今。