Được biết đến trong thời cổ đại với cái tên Nhai Châu, La Mã hóa: Aichow (崖州), theo nghĩa đen là "vách đá hoặc quận", lịch sử của Tam Á có niên đại từ thời nhà Tần (221–206 TCN). Do sự xa xôi của nó từ các trung tâm chính trị trong thời kỳ Đế quốc Trung Quốc tại Trung Quốc, Tam Á đôi khi được gọi là Tianya Haijiao (天涯海角), có nghĩa là "tận cùng của bầu trời và đại dương" hoặc "tận cùng trái đất". Kết quả là, thành phố trở thành một nơi sinh sống lưu vong cho các quan lại bị triều đình thất sủng.

Trong triều đại nhà Đường, nhà sư Phật giáo Giám Chân vô tình đặt chân đến đây ở đây, sử dụng Tam Á như một phần của tác phẩm kể về chuyến hành trình truyền giáo của mình đến Nhật Bản.

Thế kỷ XX

Năm 1912, Nhai Châu được đổi tên thành Yaxian (崖 县; La Mã: Aihsien). Nhật Bản sau đó chiếm đóng khu vực này trong Chiến tranh Trung-Nhật lần thứ hai (1941–1945) và đổi tên thành Tam Á thành Samah. Thành phố sau đó trở thành một cảng hải quân cho Hạm đội thứ hai của Hải quân Đế quốc Nhật Bản và là điểm khởi hành chính cho cuộc xâm lược của Nhật Bản đến Mã Lai và Thái Lan.

Vào tháng 4 năm 1950, Quân Giải phóng Nhân dân Trung Quốc đã tiếp quản Quận Yaxian và thành lập Chính phủ Nhân dân. Vào tháng 10 năm 1954, chính quyền của Ủy ban Yaxian được điều hành bởi Đảng Cộng sản Trung Quốc chuyển từ Yacheng sang Tam Á sau đó vào năm 1958, chính quyền Yaxian chuyển từ Yacheng đến Tam Á và Yaxian sáp nhập với Bảo Đình, Lăng Thủy, Niulou và Xinglong, Vạn Nnh để trở thành một quận lớn. Năm 1959 và 1961, các khu vực này được tách ra để thành lập các khu tự trị Bảo Đình và Lăng Thủy trong khi Quận Yaxian vẫn còn trong quận hiện tại của nó. Được chấp thuận bởi Hội đồng Nhà nước Trung Quốc, Yaxian đã được nâng cấp lên thành phố Tam Á vào ngày 26 tháng 9 năm 1987 vào ngày 30 tháng 12, thành phố Tam Á được chính thức thành lập.

Vào năm 2007, Ủy ban tổ chức Thế vận hội 2008 ở Bắc Kinh thông báo rằng thành phố Tam Á sẽ trở thành nơi đầu tiên của cuộc rước đuốc Olympic mùa hè Bắc Kinh 2008 tại Trung Quốc.

Trong thế kỷ 21, tầm quan trọng chiến lược của Tam Á đã phát triển cho quân đội Trung Quốc và là nơi có nhiều căn cứ hải quân giúp phát triển và bảo vệ các bãi biển và hải đảo tranh chấp quốc tế ở Biển Đông.