铁山港区历史悠久，是海上丝绸之路始发港之一，古属百越之地。汉元鼎六年（前111年）建合浦郡、合浦县始，历属合浦郡、合浦县辖地。宋、元、明、清，先后是合浦县的三村乡、古里寨、靖海团。

清康熙初年，设北海镇标，驻北海，北海地名始见。

民国元年（1912年），属广东省钦廉军政分府，民国十五年（1926年），属北海市政筹备处，直辖于广东省。

民国十七年11月，复归合浦县管辖。先后属合浦县第二区、第五区、第三区。

1949年12月4日，北海解放，铁山港区属合浦县。

1951年1月，直属广东省。同年5月委托广西省领导。

1952年3月北海划归广西省。

1955年7月1日，复归广东省。

1956年4月，属北海县级市。

1965年6月，铁山港区随北海市划归广西壮族自治区。

1983年10月，属地级北海市建制。

1994年12月17日，国务院批准：北海市新设铁山港区。

铁山港区辖从合浦县划入的南康镇、营盘镇，区人民政府驻南康镇。2000年，铁山港区辖3个镇。