海伦，是黑龙江省建治较早的县份之一。自古以来，中华民族的先人就已经劳动和生息在这块土地上。在秦、汉、唐、辽、金、元、明时期，境内即有少数民族生息、繁衍、劳动。
海伦市，以海伦河得名。海伦，为“开凌”之音转，满语“水獭”之意。因海伦河中盛产水獭，故名。海伦设治时便由此得名。海伦一带，为清皇室围场。先后为呼兰城守尉、呼兰副都统辖地。1885年（清光绪十一年），设置绥化厅后，归绥化厅管辖。
光绪二十四年（1898年），始建通肯副都统衙门，海伦县境域即为其所辖；光绪三十二年（1906年）裁通肯副都统，设通肯协领署；宣统元年（1909年），海伦直隶厅改为海伦府；
1912年（民国元年）海伦府改为海伦县；民国6年（1917年）1月设望奎设治局，从此，海伦、望奎分治，恢复海伦县；1932年，日本入侵后，海伦县归属伪滨江省。1945年8月15日，伪满洲国覆灭，全县人民获得解放。
在中国共产党的领导下，于1945年11月，建立了人民政府，至1949年建国前夕，海伦县曾先后归黑嫩省、黑龙江省管辖。1949年10月1日建国后，海伦县一直属于黑龙江省管辖。
至1985年，县境内共有7个镇，10个街道；22个乡，360个村。
1989年12月23日，国务院批准，撤销海伦县，设立海伦市（县级），以海伦县的行政区域为海伦市的行政区域，仍隶绥化地区。
1990年1月11日，正式撤县设市。
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