美兰区前身为振东区，位于海口旧城中心(占据旧城区域的三分之二)，海口最早的街道、村庄、商埠、商业区，都孕育形成于辖区内的白沙津。白沙津，也称白沙港、白沙门港、白沙渡，又名神应港。早在宋代，已是“商舟所聚处”。白沙，古称氵宜洲图，原属琼山县氵宜洲都的政治、文化、对外贸易中心。民国以后，白沙坊仍是白沙八村(白沙、园尾、桥板、山旺、白沙门、新安、过港)乡政府所在地。1933年，振东区地属琼山县第十一区的永安镇、新埠乡、海甸乡、白沙乡。1934年，琼山县撤销乡镇，成立乡团局，振东区辖地为永安、白沙、甸埠3个乡团局。1940年振东区地属永安镇，和白沙、海甸、新埠3个乡。次年8月，海甸、新埠并为海甸乡。

    1950年海南岛解放，6月成立海口市人民政府，振东区辖永安镇、白沙乡、甸埠乡。同年12月，分属市第一区人民政府和第三区人民政府。1955年6月1日，撤销市第一区人民政府，将下辖8个街道办事处，并为振东、博爱街道办事处，隶属于海口市人民委员会。1960年，振东、博爱街道办事处合并成立中区人民公社，1961年6月，改称为东区人民公社。1962年1月，撤销东区人民公社，分别成立振东、博爱人民公社。1967年8月，振东公社改称立新公社，博爱公社改为东方红公社。1974年2月，撤社建区，立新、红岛公社合并成立立新区革命委员会，撤销东方红革命委员会。1982年10月，分别成立振东区人民政府、博爱区人民政府。

    1990年11月15日，国家民政部(民行批[1990]101号文)批复同意成立海口市振东区为县级市辖区，是当时海口市三个区之一。1991年4月挂牌成立振东区，同时确定了振东区行政区域的界线和区机关部门的调整工作，并据此对原振东、博爱、白龙、新埠等区、乡镇进行合并。新的振东区管辖白龙乡、新埠镇和振东、海甸、白沙、人民路、博爱南、和平南、海府路7个办事处，共36个居委会、8个村委会。1996年，振东区下辖新埠镇、白龙乡和海甸、白沙、海府、振东、人民路、博爱南、和平南7个街道办事处、50个居委会、11个村委会。1996年辖区面积45.78平方公里。

    2001年，振东区合并振东街道办事处与博爱南街道办事处为博爱街道办事处;撤销白龙乡，分设白龙和国兴2个街道办事处;从海府路街道办事处管理区域中划出蓝天路(原机场路、机场西路)、西沙路(南航东路)以南部分，增设蓝天街道办事处;并相应调整原辖区50个社区居民委员会为47个，撤换原4个村民委员会为4个社区居民委员会。调整后，振东区辖9个街道办事处、1个镇，共51个社区居民委员会。

    2002年10年16日，根据国务院国函[2002]92号文的批复，以及省政府调整海口市行政区域的批复，海口市进行行政区划调整，撤销振东区，并于2003年1月1日挂牌成立美兰区，由原振东区与原琼山市江东四镇合并组成，是海口市下辖的四个区之一，有东美(美兰)西秀(秀英)之称。美兰区下辖灵山、演丰、大致坡、三江、新埠5镇和白龙、蓝天、和平南、海府路、博爱、白沙、海甸、人民路8街道。2005年6月，新埠镇改制为新埠街道，管辖新埠岛。至此，美兰区辖有4个镇、9个街道、52个居委会、53个村委会。2009年，咸来村委会(办事处)中，分成1个居委会、1个村委会，即原咸来镇墟部分改成居委会，农村部分还属咸来村委会。2010年，美兰区辖有4个镇、9个街道，53个居委会、53个村委会，共106个村(居)委会，下设468个居民小组、809个村民小组。