晋时属平州辽东郡。

东晋十六国时，为高句骊侵占。

唐灭高句骊收复辽东后，属安东都护府积利州。唐中叶以后，属淄青平卢节度。

明时，先后属定辽都卫金州卫、明将毛文龙辖治区域。

清时，先后为海城县、盖平县、奉天府复州通判、金州巡检、宁海县、金州厅辖地。1894年中日甲午战争后被日本侵占。

1898年沙俄租借旅大，长山群岛先后属沙俄关东州厅、远东总督府下之貔子窝行政区和岛屿行政区。

1904年日俄战争后，长山群岛先后属日关东州民政署金州支署、关东州厅貔子窝民政署等。

1945年11月，大长山岛、小长山岛、广鹿岛、獐子岛及附属小岛成立了长山区，划为新金县管辖。石城岛、大王家岛、海洋岛成立了石城区，划为庄河县管辖。

1945年12月，中共新金县委派武装工作队到长山岛，建立了第一个人民民主政权——长山区公所。

1946年初，长山区公所改称长山区政府，隶属新金县人民政府。下辖大长山岛、小长山岛、广鹿岛、獐子岛、海洋岛及其所属岛屿。

1946年4月，海洋岛、乌蟒岛划归庄河县管辖。

1946年6月，长山区划分为两个区。一为长山区，辖大长山岛、小长山岛及其所属岛屿；二是广鹿区，辖广鹿岛、獐子岛及其所属岛屿。两个区均隶属新金县。

1947年2月，经中共旅大地委批准，将长山区、广鹿区和海洋岛、乌蟒岛并为长山列岛区，改属金县。长山列岛区下辖大长山、小长山、广鹿、獐子、海洋5个乡。

1947年4月1日，除石城岛、大王家岛仍属庄河县管辖外，其它诸岛成立了长山列岛区，划为金县管辖。

1949年9月5日，经东北人民政府批准，原属金县的长山列岛区改为县建制，11月10日成立长山县人民政府，隶属旅大行政公署。将原长山列岛区所辖5个乡分别改为区建制。

1949年11月10日正式设县，始称长山县，直属旅大行政公署。

1950年8月，经旅大行政公署批准，长山县各区改以数序称谓，即：一区（小长山区）、二区（大长山区）、三区（广鹿区）、四区（獐子区）、五区（海洋区）。

1952年因长山县与山东省长山县重名，改称长海县。“长”字取“长山群岛”首字，“海”字，是因为群岛深居大海之中。遂命名为长海县。旅大市成立后，长海县归旅大市领导。

1981年2月旅大市改称大连市，行政归属不变。

1953年1月31日，经中央人民政府内务部批复，长山县改称为长海县，隶属大连市。

1956年3月，全县5个区划分为14个乡。即：小长山乡、大长山乡、广鹿乡、獐子乡、海洋乡、蛸乡、乌蟒乡、哈仙乡、塞里乡、格仙乡、瓜皮乡、大耗子乡、小耗子乡、褡裢乡。

1958年6月，将14个乡合并为5个乡，即：小长山、大长山、广鹿、獐子、海洋乡。同年9月10日，原5个乡改建为5个人民公社。

1960年9月，原属庄河县的石城人民公社划归长海县。

1961年10月，又将石城人民公社的王家岛大队改为公社建制。

1980年12月26日，经辽宁省人民政府批准，在县政府所在地大长山岛建立四块石镇。至此，长海县共管辖1个镇、7个人民公社。

1981年3月，长海县召开第九届人代会，决定将长海县革委会改为长海县人民政府。

1983年9月，政社分开，改人民公社制为乡镇制。

1985年5月，将獐子乡、王家乡改为镇建制。

1985年12月，大长山乡与四块石镇合并，称四块石镇。

1987年3月，四块石镇更名为大长山岛镇。

1991年末，长海县辖3个镇、4个乡：大长山、獐子、王家镇；小长山、广鹿、海洋、石城乡。

2003年6月，石城乡、王家镇划归庄河市管辖。

2004年9月11日，国务院批准：将长海县的石城乡和王家镇划归庄河市管辖。