1949年5月设海淀镇，1954年5月撤镇设街道，是海淀区第一个街道建制。

1963年3月重新设海淀镇街道。

1996年，面积18.2平方千米，人口8.7万人，辖水磨、成府、大成坊、善元桥、海淀路、大胡同、西大街、新区、万北、万南、三义庙、槐树街、三环、友谊一、友谊二、友谊三、苏州街、海南一、海南二、海南三、海南四、前官园、南大街、太平庄、南小街、桃园、稻北一、稻北二、厂洼、大河庄、合建楼、倒座庙、立新东、立新西、芙西、芙东、六郎庄、小南庄、稻西、稻中、青年公寓、大华、造六、铁道部、八一、人大林园、人大静园、农行、国际台、运营三厂（稻香园13号楼）、运营三厂（三义庙）、海淀南路11号楼、海淀医院、录音机厂、稻香园4号楼、航天部502所、北京制药三厂、教育局、人民银行、中机公司、海百、市运三公司、惠普、人大附中、万泉庄1号楼、中技公司、外运公司、供电局、空直机关、进修学校、民翻、外幼、电视台、一机部等78个居（家）委员会。

2002年9月1日起，六郎庄社区全部、芙蓉里和万北社区一部分，共2260户、3166人，正式划归万柳地区办事处。2002年末，海淀街道面积5.0平方千米，户籍人口约7.89万人，流动人口约3万人，辖水磨、立新、成府、小南庄、海淀路、万泉庄南、芙蓉里、新区、稻西、稻北、稻南、万泉庄北、紫金庄园、苏州街路、厂洼、倒座庙、八一中学、合建楼、人大附中、人民大学、人大南、海淀南路北、海淀南路南、三环、飞达、友谊、苏州桥西、三义庙、航空港、六郎庄30个社区。

2005年，调整海淀街道与周边街道、地区办事处管辖范围：北三环西路、长春桥路以南地区并入紫竹院街道；大石桥地区并入清华园街道；万柳地区的万泉庄村地区并入海淀街道；调整后海淀街道范围：东至中关村大街，南至北三环西路—长春桥路，西至京密引水渠，北至北四环西路—万泉河路—芙蓉北路—颐和园路—海淀路。