1949年5月设海淀镇,1954年5月撤镇设街道,是海淀区第一个街道建制。1963年3月重新设海淀街道至今。
2002年9月1日起,六郎庄社区全部、芙蓉里和万北社区一部分,共2260户、3166人,正式划归万柳地区办事处;调整后,街道辖区面积5.0平方千米,户籍人口约7.89万人,流动人口约3万人,辖30个社区。
2005年,调整海淀街道办事处与周边街道、地区办事处管辖范围:北三环西路、长春桥路以南地区并入紫竹院街道;大石桥地区并入清华园街道;万柳地区的万泉庄村地区并入海淀街道。调整后新范围:东至中关村大街,南至北三环西路—长春桥路,西至京密引水渠,北至北四环西路—万泉河路—芙蓉北路—颐和园路—海淀路。