烟台开发区在夏商周时为莱夷之地；春秋时为牟子国迁徙地；战国时为齐康公食邑；秦时为齐郡腄县地；两汉、三国时属东莱郡、长广郡；西晋时属东莱国；东晋时属东牟郡，南北朝、隋时属东莱郡；唐、五代、南北宋时属登州；元时属般阳路登州，明清时属山东省登州府，民国时属山东省胶东道、东海道。建国后先后属胶东行署北海专署、文登专署、莱阳专署、烟台地区、烟台市。

 1984年10月，经国务院批准成立，区域范围为夹河以西、柳林河以东、柳子河以北、海岸线以南的10平方公里，先期开发2平方公里。

 1985年3月，福山区的福山镇曲家台子村、胜利东村，臧家乡的胜利西村，古现镇的马家村，同时划归开发区。

 1992年福山区福山镇的刘家台子、宫家台子、杨家台子和臧家乡的舒家、栖里、北车家、北屯、岗嵛、奇章、廒上等10个村划入开发区，区域面积扩大至36平方公里。

 2002年福山区古现镇所辖的61个行政村和大季家镇所辖32个行政村整建制划归开发区管理；同时撤销古现和大季家两个镇建制，设立古现、大季家、八角街道办事处。2012年4月，将原长江社区管理处与海河社区管理处合并，成立福莱山街道办事处。

 2017年7月，市委市政府将蓬莱市潮水镇划归开发区代管，潮水镇行政区划仍属于蓬莱市。

 2021年12月，省政府同意印发《烟台黄渤海新区发展规划》，规划面积499.45平方公里，其中开发区部分233.1平方公里。