海口市位於海南島最大的河流一南渡江口西側，地當南渡江的出海之口，故取名為海口。

遠古時代，海南島與中原大陸原連一體，有如瓜架下的一個葫蘆。由於地殼斷裂陷落，狹長地帶下沉消失，形成瓊州海峽，海南島便與大陸分離，孤懸海外，與雷州半島隔海相望。其時，海口只是一片淺灘，據傳說現在的市中心廣場、東西湖無來是個無底潭洞，有五條小龍在潭中練身修道。千年之後，五小龍身健道成，自覺潭小容身受束，于夏秋交接之日，掀潭水飛天，聚成五朵彩雲，五龍騰雲出潭，隨彩雲升空，俯瞰尋覓容身之所。見神州大地日出水面廣闊無邊之東、西、南、北海，加之長江、黃河流水滔滔，便知此乃天賜永久容身之理想水境。五龍一斟，便降雲入水，四龍分赴東西南北四海、一龍遊向長江、黃河。

在漢代，現海口地面屬珠崖郡玳瑁縣，隋代以後劃為瓊山縣。到唐代，這裡白沙津，為瓊州城的外灘，設有古渡驛站，是當時瓊州與雷州海渡和貿易的港口。南宋時，這裡設海口浦，範圍包括今天的海甸與海口市區。元代，海口浦便逐漸代替白沙津，成為海南渡海和物資進出口的主要港口之一。明洪武27年（1395年）開始築城，接兵制海口浦改建為所，稱“海口所”或“海口區”。相傳在今海口市的得勝沙路一帶，古稱外沙。道光二十九年（1849年）倭寇入犯海口，海府地區軍民予以反擊，經過激烈的戰鬥，最後得勝海賊于外沙，故得名“得勝沙”。清咸豐年間據《天津條約》海口辟為對外通商口岸，成為南洋群島大陸對外交通的道口。清光緒元年（1875年）設置海口海關，並在白沙門建港。由於僑民日增，商賈雲集，海口日見繁盛。1912年起，海口所改稱海口鎮。1926年脫離瓊山縣，開始建市。1950年4月23日海口解放，同年6月正式設市。1988年海南定海口為省會。