环翠区虽说早在7000多年前的新石器时代中后期就有人类在此生活、活动，但成为一个独立的建置区域，始于1398年设立的威海卫。

明洪武三十一年（1398年），为加强海防，防止倭寇侵扰，明朝政府取“威震海疆”之意，“析文登县辛汪都三里立威海卫”，派兵驻屯防倭，领左、前、后三所，始有威海卫。清雍正十三年（1735年），裁撤威海卫，归并文登县，卫所划为文登县辛汪都三里辖属。清光绪二十四年（1898年）威海卫和刘公岛被英国强行租占。

1930年（中华民国十九年），国民政府收回威海卫，设立威海卫管理公署，隶属国民政府行政院。

1945年8月，威海卫解放后，设威海卫市（地专级），由胶东行政公署管辖。

1948年3月改为县级市，归东海专区管辖。

1950年3月，实行城乡分治，原属威海卫市的港西区、桥头区、草庙子区、崮山区、凤林区、羊亭区和里口山区的南半部分别划归荣成、文登、昆嵛等县。

1950年5月改为威海县，隶属文登专区。

1951年5月改为威海市。

1954年10月改为省辖市，受山东省政府领导，并接受文登专区督导。

1956年，划归莱阳专区，同年6月和9月，先后将文登县的羊亭、港头、北观、里口、双岛、皂河（张家皂）、莱海、凤林、天东、杨家滩、长峰、河北、望岛、老集、皂埠、海埠、卫家、崮山和竹园、宋家洼20个乡划归威海市。

1958年7月，文登县小城乡和温泉乡的部分村庄划入威海市，10月文登县的石岭、草庙子、温泉人民公社和荣成县的桥头、泊于家人民公社划归威海市。12月，改为专区辖市，隶属烟台专区（后更名为烟台地区）。

1965年6月，草庙子、苘山、石岭人民公社划归文登县，桥头、泊于家、卧龙人民公社划归荣成县。

1983年11月1日，再次改为省辖市，由烟台市代管。

1987年6月15日，国务院《国务院关于山东省威海市升级为地级市的批复》批准威海市升格为地级市后，以环翠区名胜环翠楼之义,将原县级威海市的行政区域设为环翠区。

1992年1月16日，将田村镇的毕家疃、东涝台、西涝台、后峰西划归

1991年3月6日成立的威海火炬高技术产业开发区。

1993年1月，蒿泊街道办事处成建制划归1992年10月设立的威海经济技术开发区。

1994年7月，文登市的初村、草庙子和荣成市的桥头、泊于四镇划归环翠区。

1996年8月27日，田村街道办事处成建制划归高区，刘公岛街道办事处划归市政府直接管辖。

2003年5月12日，初村镇划归高区，崮山镇、泊于镇划归经区。

2008年4月21日，草庙子镇划归威海市工业新区管辖。

2012年9月，威海市委对全市经济区划进行调整，将环翠区桥头镇整体划归经区，羊亭镇的北郊、店上、海庄、卧龙和敖上5个村以及张村镇的前双岛和西山2个村划归高区；将经区环山路以西19个村（居），即：皇冠街道办事处的夏家疃、北葛拉、宅库、张家疃、河北5个社区，西苑街道办事处的范家埠、高家庄、谷家洼、徐家疃、岳家庄、牛角沟、阎家庄、竹园、南葛拉9个村（居），以及凤林街道办事处的西山口、北七夼、五家疃、台下、西庄5个村（居）划归环翠区。