Dưới thời nhà Nguyễn, địa bàn huyện Hải Hà ngày nay thuộc châu Vạn Ninh, phủ Hải Đông, tỉnh Quảng Yên.

Năm 1832, châu Vạn Ninh chuyển sang trực thuộc phủ Hải Ninh mới thành lập.

Đến thời vua Thành Thái, châu Vạn Ninh chia thành hai châu Móng Cái và Hà Cối. Ngày 10 tháng 12 năm 1906, Toàn quyền Đông Dương ra Nghị định tách toàn bộ phủ Hải Ninh (gồm ba châu Hà Cối, Móng Cái, Tiên Yên) của tỉnh Quảng Yên để thành lập tỉnh Hải Ninh.

Từ tháng 3 năm 1948, các cấp hành chính phủ, châu, quận được bãi bỏ[2], gọi chung là huyện. Châu Hà Cối đổi thành huyện Hà Cối thuộc tỉnh Hải Ninh.

Tháng 10 năm 1963, tỉnh Hải Ninh sáp nhập với khu Hồng Quảng thành tỉnh Quảng Ninh, huyện Hà Cối thuộc tỉnh Quảng Ninh.

Huyện Hà Cối có thị trấn Hà Cối và 16 xã: Cái Chiên, Chúc Bài Sơn, Đại Lại, Đại Điền Nam, Đại Điền Nùng, Đường Hoa, Hà Cối Nam, Hà Cối Nùng, Lăng Khê, Lập Mã, Mã Tế Nam, Mã Tế Nùng, Phú Hải, Quất Đoài, Tiến Tới, Tấn Mài.

Ngày 4 tháng 6 năm 1969, huyện Hà Cối sáp nhập với huyện Đầm Hà thành huyện Quảng Hà.

Ngày 16 tháng 1 năm 1979, Hội đồng Chính phủ ban hành Quyết định 17-CP[3]. Theo đó:

• Đổi tên thị trấn Hà Cối thành thị trấn Quảng Hà
• Đổi tên xã Hà Cối Nam thành xã Quảng Trung
• Đổi tên xã Đại Điền Nùng thành xã Quảng Long
• Đổi tên xã Đại Điền Nam thành xã Quảng Điền
• Đổi tên xã Đại Lại thành xã Quảng Phong
• Đổi tên xã Hà Cối Nùng thành xã Quảng Chính
• Đổi tên xã Mã Tế Nùng thành xã Quảng Minh
• Đổi tên xã Mã Tế Nam thành xã Quảng Thành
• Đổi tên xã Lập Mã thành xã Quảng Thắng
• Đổi tên xã Quất Đoài thành xã Quảng Nghĩa
• Đổi tên xã Lăng Khê thành xã Quảng Thịnh
• Đổi tên xã Chúc Bài Sơn thành xã Quảng Sơn
• Đổi tên xã Tấn Mài thành xã Quảng Đức.

Ngày 10 tháng 9 năm 1981, chuyển xã Quảng Nghĩa về huyện Hải Ninh (nay là thành phố Móng Cái) quản lý.[4]

Ngày 29 tháng 8 năm 2001, Chính phủ ban hành Nghị định 59/2001/NĐ-CP[1]. Theo đó, chia huyện Quảng Hà thành hai huyện Hải Hà và Đầm Hà.

Khi tách ra, huyện Hải Hà có thị trấn Quảng Hà và 15 xã: Cái Chiên, Đường Hoa, Phú Hải, Quảng Chính, Quảng Điền, Quảng Đức, Quảng Long, Quảng Minh, Quảng Phong, Quảng Sơn, Quảng Thắng, Quảng Thành, Quảng Thịnh, Quảng Trung, Tiến Tới.

Ngày 17 tháng 12 năm 2019, Ủy ban thường vụ Quốc hội ban hành Nghị quyết số 837/NQ-UBTVQH14 về việc sắp xếp các đơn vị hành chính cấp huyện, cấp xã thuộc tỉnh Quảng Ninh (nghị quyết có hiệu lực từ ngày 1 tháng 1 năm 2020)[5]. Theo đó:

• Sáp nhập 3 xã: Phú Hải, Quảng Trung, Quảng Điền vào thị trấn Quảng Hà
• Sáp nhập xã Quảng Thắng vào xã Quảng Minh
• Sáp nhập xã Tiến Tới vào xã Đường Hoa.

Huyện Hải Hà có 1 thị trấn và 10 xã như hiện nay.