宋朝起，就有藤橋鎮(zhèn)的記載，歸古崖州、吉陽縣等管轄，藤橋鎮(zhèn)作為瓊東南部經(jīng)濟文化中心早已名聲在外。
1951年海棠灣地區(qū)建制為崖縣三區(qū)，轄藤橋、龍樓、田灣、龍海、洪風、后海、鐵爐、林旺、大云、仲田十個鄉(xiāng)，1952年12月改稱藤橋區(qū)，1958年成立海燕公社，1961年分成藤橋公社和林旺公社，1983年撤銷人民公社建制，改為藤橋區(qū)和林旺區(qū)，1987年1月撤銷區(qū)鄉(xiāng)建制，改為藤橋鎮(zhèn)和林旺鎮(zhèn)，2001年8月藤橋鎮(zhèn)和林旺鎮(zhèn)合并改成海棠灣鎮(zhèn)。
海棠灣鎮(zhèn)有升昌、北山、灣坡、鐵爐、青田五個少數(shù)民族村委會。
2008年，中共海棠灣工作委員會、海棠灣管理委員會成立。
2014年12月25日。
經(jīng)國務院批準，三亞市撤并區(qū)鎮(zhèn)，將兩區(qū)六鎮(zhèn)劃分為四個區(qū)，海棠灣鎮(zhèn)改為海棠區(qū)。
2015年1月2日，三亞市海棠區(qū)正式掛牌成立并沿用至今。