据东南沿海出土文物考证，距今6000年前的新石器时代，就有先民在此渔猎种植，生息繁衍。《禹贡》有九州之说，时汕尾属九州中的扬州南境；《周礼·夏官·职方》称为藩服之地。先秦时期属南越。

秦始皇三十三年（前214年）统一岭南，岭南地区设立三个郡：南海郡（治所在今广州）、桂林郡（治所在今广西桂平县）、象郡（治所在今广西凭祥市）。南海郡下设四个县：龙川县、傅罗县、番禺县、四会县，龙川县东境又设揭阳戍（在今丰顺），以推行“和辑汉越”的政策。海陆丰地区（汕尾市）全境属南海郡傅罗县。

至秦末，诸侯纷纷叛秦，前204年，新任南海郡尉赵佗为防北方动乱波及岭南，于是割据岭南三郡，自立为王，国号南越国。西汉建立以后，汉高祖十二年(前195年)，西汉中央政府为加强对南越国的管辖权，封名织者为南武侯，在南越国境内建立小诸侯国名南海，其国境在秦龙川县东境，相当于揭阳戍管辖的范围。南海国却因联合闽越与西汉政府对抗，而被南越国收复，南越国更因胜战，将都城 以南武侯之名号定名“南武城”，即今广州市。

西汉元鼎六年（前111年）汉闽越王郢出兵攻南越国，南越国请求内附。南越国平定后，建为汉十三州之一的交州，又增设了两个县揭阳县（今潮汕梅榕一带）、中宿县（今清远一带）。在汉代，海陆丰地区全境属交州南海郡傅罗县。东晋咸和元年（326年）析南海郡东部置东官郡。咸和六年（331）年，从博罗县析出宝安县、海丰县、安怀县（今东莞市）；同年，原揭阳县拆为海阳县、潮阳县、绥安县（今福建省云霄县）、海宁县等四县。海丰县，隶属东官郡，辖地包括现汕尾市全境及惠来、普宁、揭西之部分地区。

隋文帝开皇十一年（591年），东官郡与梁化郡等并置为循州，海丰县改属循州。唐高祖武德五年（622年），岭南俚帅杨世略以循、潮二州来降，遂被唐朝政府封为循州总管，循州总管府初辖循、潮、韶三州；析海丰县东部置安陆县，安陆县治设在大安屯（今陆丰大安镇辖地），辖今之陆丰市、陆河县及惠来、普宁、揭西之一部，至唐太宗贞观元年（627年），废安陆县，复并入海丰县，仍隶属循州；循州总管府裁撤，并入广州总管府。 五代十国时期，循州改为祯州，汕尾随属祯州。宋开宝四年（971年）设广南东路祯州，天禧五年（1021年），因避太子赵祯（后即仁宗）名讳，改祯州为惠州，时海丰、博罗、河源、归善（今惠东）四县均属广南东路惠州。海丰县辖兴贤、金锡、杨安、石塘、石帆、吉康、坊廓、龙溪等8都。元代，汕尾地区属江西行中书省广东道惠州路；明代属广东布政使司惠州府；清代属广东省惠州府；清雍正九年（1731年），析海丰县东部之石帆、坊廓、吉康三都置陆丰县。县治在东海（今陆丰东海镇），海丰、陆丰两县同属惠州府。民国初年，隶属广东省潮循，民国19年（1930年），隶属广东省第4行政督察区。

1949年中华人民共和国成立后，海丰、陆丰均属粤东江专员公署管辖；1953年改属东行政公署；1957年隶属惠阳专员公署；1958年12月划归汕头地区专员公署；1983年9月，又归属惠阳地区专署管辖。1988年1月，经国务院批准，在原海丰、陆丰两县的行政区域上设置地级汕尾市，并析海丰县南部沿海的汕美、红草、马宫、东涌、田墘、捷胜、遮浪7镇建置城区；设陆丰县北部山区的河田、河口、新田、螺溪、水唇、上护、南万、东坑等8个镇设置陆河县。汕尾市管辖城区、海丰县、陆丰县、陆河县。

1992年底，在市城区田乾镇、遮浪镇设立红海湾经济开发试验区（现辖田乾、遮浪、东洲三个街道）。1995年，在陆丰所辖的华侨农场设立华侨管理区（以上两区行政区划仍属市城区和陆丰市）。1995年，经国务院批准，陆丰撤县建市（县级市），由省政府直辖，委托汕尾市人民政府代管。

2011年5月21日，深汕特别合作区授牌仪式在广州举行。“深汕特别合作区”规划范围包括海丰县鹅埠、小漠、鲘门、赤石4镇，总面积463平方公里，合作期限初定30年。