Khu kinh tế Đình Vũ - Cát Hải được thành lập vào ngày 10 tháng 1 năm 2008, bao gồm một phần của huyện Thủy Nguyên (cụ thể là các xã: Trung Hà, Thủy Triều, An Lư, Ngũ Lão, Phục Lễ, Phả Lễ, Lập Lễ, Tam Hưng), đảo Vũ Yên, phường Tràng Cát, đảo Đình Vũ, quận Hải An, đảo Cát Hải (các xã: Văn Phong, Hoàng Châu, Nghĩa Lộ, Đồng Bài, thị trấn Cát Hải), huyện Cát Hải, thành phố Hải Phòng. Khu này có diện tích khoảng 216 km² (trong đó diện tích đất liền khoảng 129 km², diện tích bãi bồi ngập nước 87 km²). Ranh giới hành chính: Phía Đông của KKT giáp sông Bạch Đằng, cửa Lạch Huyện; phía Tây giáp xã Hòa Bình, Thủy Triều, Dương Quan huyện Thủy Nguyên, phường Đông Hải, Nam Hải quận Hải An; phía Bắc giáp sông Giá; phía Nam giáp biển.[2].

Khu kinh tế này được thành lập nhằm phát triển kinh tế hàng hải mà trọng tâm là dịch vụ cảng biển. Việc xây dựng khu kinh tế này được đặt trong quy hoạch phát triển Vùng kinh tế trọng điểm Bắc bộ, Hành lang kinh tế Côn Minh - Hà Nội - Hải Phòng và Vành đai kinh tế vịnh Bắc Bộ.

Cách khu kinh tế Đình Vũ – Cát Hải liền kề cảng Hải Phòng, cách sân bay Cát Bi 12 km, cách ga Hải Phòng 5 km và nằm ở điểm cuối của quốc lộ 5.

Ngày 13 tháng 12 năm 2011, Thủ tướng Chính phủ về việc ban hành Quyết định số 69/2011/QĐ-TTG thành lập Quy chế hoạt động của Khu kinh tế Đình Vũ - Cát Hải, thành phố Hải Phòng có diện tích tự nhiên là 22.119,22 ha, bao gồm các xã: Trung Hà, Thủy Triều, An Lư, Ngũ Lão, Phục Lễ, Phả Lễ, Lập Lễ, Tam Hưng, huyện Thủy Nguyên; một phần thuộc địa bàn các xã: Tân Dương, Thủy Sơn, Dương Quan, Thủy Đường, huyện Thủy Nguyên; toàn bộ đảo Vũ Yên; phường Tràng Cát, quận Hải An; bán đảo Đình Vũ, quận Hải An; đảo Cát Hải gồm các xã: Văn Phong, Hoàng Châu, Nghĩa Lộ, Đồng Bài, thị trấn Cát Hải, huyện Cát Hải. Ranh giới địa lý được xác định như sau[3]:

• Phía Đông của Khu kinh tế giáp sông Bạch Đằng, cửa Lạch Huyện và biển
• Phía Tây giáp xã Hòa Bình và phần còn lại của các xã: Thủy Sơn, Thủy Đường, Tân Dương, Dương Quan huyện Thủy Nguyên, phường Đông Hải 1, Nam Hải, một phần Đông Hải 2, quận Hải An và sông Lạch Tray
• Phía bắc giáp sông Giá
• Phía nam giáp biển.

Ngày 3 tháng 10 năm 2012, Quy hoạch chung xây dựng khu kinh tế Đình Vũ – Cát Hải đã điều chỉnh ranh giới hành chính gồm: Các xã thuộc khu vực Bến Rừng của huyện Thủy Nguyên (các xã Trung Hà, Thủy Triều, An Lư, Ngũ Lão, Phục Lễ, Phả Lễ, Lập Lễ, Tam Hưng và một phần thuộc địa bàn các xã: Tân Dương, Thủy Sơn, Dương Quan, Thủy Đường (huyện Thủy Nguyên) nằm trong phạm vi quy hoạch Dự án Khu đô thị, công nghiệp và dịch vụ VSIP Hải Phòng), toàn bộ đảo Vũ Yên; phường Tràng Cát thuộc quận Hải An, bán đảo Đình Vũ thuộc quận Hải An; Đảo Cát Hải (các xã: Văn Phong, Hoàng Châu, Nghĩa Lộ, Đồng Bài, thị trấn Cát Hải) thuộc huyện Cát Hải.Tổng diện tích khu vực lập quy hoạch là: 22.140 ha, được giới hạn như sau[4]:

• Phía đông giáp sông Bạch Đằng, cửa Lạch Huyện và biển.
• Phía tây giáp xã Hòa Bình và phần còn lại của các xã: Thủy Sơn, Thủy Đường, Tân Dương, Dương Quan huyện Thủy Nguyên, phường Đông Hải 1, Nam Hải, một phần phường Đông Hải 2, quận Hải An và sông Lạch Tray
• Phía bắc giáp sông Giá
• Phía nam giáp biển.

Ngày tháng năm 2021, Thủ tướng Chính phủ vừa ban hành Quyết định số 13/2021/QĐ-TTg sửa đổi, bổ sung khoản 1 Điều 2 Quy chế hoạt động của khu kinh tế Đình Vũ - Cát Hải, thành phố Hải Phòng có tổng diện tích khoảng 22.540 ha bao gồm[5]:

• Phần diện tích khu kinh tế hiện hữu là 22.540 ha.
• Đưa ra khỏi ranh giới Khu kinh tế Đình Vũ – Cát Hải hiện hữu lấy từ đất ở đô thị theo quy hoạch trên địa bàn 02 xã Trung Hà và Ngũ Lão thuộc khu vực Bến Rừng, huyện Thủy Nguyên. Tổng diện tích đề nghị đưa ra khỏi ranh giới Khu kinh tế Đình Vũ – Cát Hải là 687 ha.
• Bổ sung vào ranh giới Khu kinh tế Đình Vũ - Cát Hải hiện hữu một phần của 04 xã An Tiến, Trường Thọ, Trường Thành và Bát Trang, huyện An Lão; thành phố Hải Phòng. Tổng diện tích đề nghị bổ sung vào ranh giới Khu kinh tế Đình Vũ – Cát Hải là 687 ha.

Phạm vi ranh giới khu kinh tế Đình Vũ – Cát Hải được xác định bao gồm một phần của huyện Thủy Nguyên (các xã: Thủy Triều, An Lư, Phục Lễ, Phả Lễ, Lập Lễ, Tam Hưng; một phần các xã Trung Hà, Ngũ Lão; một phần thuộc địa bàn các xã: Tân Dương, Thủy Sơn, Dương Quan); toàn bộ đảo Vũ Yên; phường Tràng Cát, bán đảo Đình Vũ, quận Hải An; Đảo Cát Hải (gồm các xã: Văn Phong, Hoàng Châu, Nghĩa Lộ, Đông Bài, thị trấn Cát Hải), huyện Cát Hải; một phần các xã: Lê Lợi, Hồng Phong, Bắc Sơn, An Hòa, huyện An Dương và một phần các xã: An Tiên, Trường Thọ, Trường Thành và Bát Trang, huyện An Lão.