洞头置县历史短，但开发历史悠久。据九亩丘出土文物考证，早在3000多年前，洞头列岛就有人类活动。

春秋战国，为瓯越之地。

秦，属闽中郡。

西汉始元二年（公元前85年），属回浦县，隶会稽郡。东汉，建武元年至三年间（25-27），改回浦县为章安县，永和三年（138）析章安县东瓯乡置永宁县，遂为永宁县地，仍隶属会稽郡。

三国，属吴国，仍为永宁县地。太平二年（257），分会稽郡东部置临海郡，永宁县属之。

东晋，太宁元年（323），分临海郡立永嘉郡，以永宁县为郡治。宁康二年（374）分永宁县置乐成县，今洞头县境遂为乐成县地。

隋，开皇九年（589），改永宁县为永嘉县，隶处州，今洞头县境为永嘉县地。开皇十二年（592），改处州为括州。

唐，武德五年（622），分括州置东嘉州，分永嘉县复置乐成县，今洞头县境又为乐成县地，隶东嘉州，武德七年（624），又撤乐成县併入永嘉县，今洞头境地复为永嘉县地。贞观元年（627），废东嘉州，永嘉县隶括州。高宗上元二年（675），分括州置温州，设州治于永嘉。载初元年（689），复置乐成县，隶温州，今洞头县境复为乐成县地。

五代十国时，乐成县属吴越国。

后梁开平二年（908）改乐成为乐清，今洞头县境为乐清县地，仍属温州。

南宋，鹹淳元年（1265）属瑞安府。

元，属温州路。

明，属温州府。

清，雍正六年（1728），置玉环厅，隶温州府。今洞头县境划玉环厅第二十都。

民国元年（1912），改玉环厅为玉环县，隶瓯海道，今洞头县境为玉环县第四区。民国二十五年（1936），今洞头县境建政为三盘区。

1949年10月7日（农曆八月十五）洞头境首次解放和1952年1月15日洞头全境最后解放后，均仍属玉环县。1953年6月10日，中央人民政府批准洞头置县，隶浙江省温州地区专员公署。1958年5月29日，国务院批准撤销洞头县建制，7月1日起划归玉环县。1959年1月7日，国务院决定撤销玉环县建制。4月1日起，洞头划归温州市。1964年10月31日，国务院批准恢复洞头县建制，隶浙江省温州地区专员公署 。1965年3月1日起，县人民委员会正式对外办公。1981年9月22日，温州地区与温州市合併，洞头即改隶浙江省温州市。

2015年7月23日，国务院批准温州市洞头县撤县设区。9月1日，温州市举行洞头撤县设区动员大会暨授牌仪式。

1953年6月10日，中央人民政府批准洞头置县，隶浙江省温州地区专员公署。1958年5月29日，国务院批准撤销洞头县建制，当年7月1日起划归玉环县。1959年1月7日，国务院决定撤销玉环县建制。当年4月1日，洞头划归温州市。1964年10月31日，国务院批准恢复洞头县建制，隶浙江省温州地区专员公署 。1965年3月1日起，县人民委员会正式对外办公。1981年9月22日，温州地区与温州市合併，洞头即改隶浙江省温州市。

2001年11月16日，洞头县行政区划调整：撤销双朴乡、三盘乡、北沙乡建制，併入北岙镇。北岙镇辖27村、7居，驻镇前路1号（原址）。撤销半屏乡建制，併入东屏镇。东屏镇辖17村，驻府前路51号（原址）。撤销霓南乡、霓北乡建制，合併设立霓屿乡。霓屿乡辖10村，驻滨海北路2号（原霓北乡址）。调整后，洞头县辖北岙、东屏、大门3个镇和霓屿、元觉、鹿西3个乡。

2011年，洞头县行政区划作如下调整：一、撤销北岙镇建制，在原北岙镇的行政区域内设立北岙街道办事处。调整后，北岙街道办事处辖6个社区、23个行政村。街道办事处驻镇前街1号。二、撤销东屏镇建制，在原东屏镇的行政区域内设立东屏街道办事处。调整后，东屏街道办事处辖16个行政村。街道办事处驻府前路51号。三、撤销元觉乡建制，在原元觉乡的行政区域内设立元觉街道办事处。调整后，元觉街道办事处辖7个行政村。街道办事处驻繁府路15号。四、撤销霓屿乡建制，在原霓屿乡行政区域内设立霓屿街道办事处。调整后，霓屿街道办事处辖10个行政村。街道办事处驻滨海北路2号。调整后，洞头县辖北岙、东屏、元觉、霓屿4个街道办事处和大门镇1个镇、鹿西乡1个乡。

2015年7月23日，国务院批覆同意洞头县撤县设区，将温州市龙湾区灵崑街道划归洞头区管辖。

2015年9月1日，温州市洞头区正式挂牌成立。

截至2015年9月，洞头区辖5个街道、1个镇、1个乡、 6个社区、4个居民区、93个行政村。区政府驻北岙街道。

温州市洞头区位于浙江省东南部，总面积2777.3平方公里（含水域）。地理坐标介于东经120°59′45″－121°15′58″，北纬27°41′19″－28°01′10″之间。

洞头区侵蚀丘陵地貌分布广泛，约占全区陆地面积的91%。其中高丘陵（海拔250米以上）主要分布于大门岛以及鹿西、霓屿、状元岙等岛的中部和洞头岛的西部，山坡较陡，一般30-40°，特别是边缘地带，常有大于40°的陡坡或陡崖出现；顶部较平缓，坡度一般15-25°。最高山峰烟墩山位于大门岛，海拔高391.8米。高丘陵以凸型坡及直线型坡为主，部分地段为複合型坡。低丘陵（海拔<250米）主要分布于洞头岛、半屏岛、三盘岛、小门岛以及鹿西、霓屿、状元岙等岛的边角部位，山顶部较平缓，为10-25°，山坡坡度25-35°，局部坡麓地带有超过35°的陡坡及陡崖。低丘陵的山坡地形以凸型坡和直线型坡为主，局部为阶梯状複合型坡。堆积地貌主要分布于大门、洞头两岛，面积小，分布零星。其中洪积平原零星分布于大岛屿的沟谷及山麓地带，上游坡度10-15°，下游坡度3-10°。海积平原主要分布于洞头岛、大门岛及小门岛，在霓屿岛及半屏岛亦有小块分布，地势平坦。

洞头区属亚热带海洋性气候，气候温暖湿润，四季分明，气温年较差和月较差比较小，冬暖夏凉。据1971年以来的气象资料统计：年平均气温为17.5℃，年平均降雨量1319.4毫米，年平均总蒸发量1538.3毫米，年总日照1932小时；多年平均降雨量自西北向东南由高到低呈明显的条带状分布，最大年降雨量为1990年的1822.7毫米，最小年降雨量为1971年的647.9毫米，降雨多集中在3-6月和8-9月。每年7-10月，是颱风频繁影响的季节，颱风及颱风带来的强降雨是影响本区最主要的灾害性气候。2005年5号颱风“海棠”在区境内的过程降雨量为472.5毫米，24小时降雨量372.2毫米（7月19日12时至20日12时），1小时降雨量76.3毫米（7月20日1时），均创有水文记录以来的最高值。

洞头区境内地表水系不发育，常年流水的山间溪流稀少。

洞头全区有小型水库6座，正常库容总量185.95万立方米。

洞头距正在开发的东海油田最近勘探点仅10多公里。洞头小门岛上建有亚洲最大的天然液化石油气储运基地。

洞头的浅海滩涂资源十分丰富，10米等深线以内浅海26.6万亩，潮间带滩涂10.16万亩。

洞头的海域面积达792平方公里。洞头渔场是浙江重要渔场，渔场面积达4800多平方公里，常年洄游的鱼、虾、蟹类达300多种，其中常见的鱼类有40多种。

2010年，洞头常住人口为8.77万人，同第五次全国人口普查2000年11月1日零时的9.64万人相比，十年共减少0.87万人，减少9.08%，年平均减少0.95%。

2010年，洞头常住人口中共有家庭户3.43万户，家庭户人口为8.33万人，平均每个家庭户的人口为2.43人，比2000年第五次全国人口普查的3.02人减少0.59人。

2010年，洞头常住人口中，男性人口为4.36万人，占49.76%；女性人口为4.40万人，占50.24%。总人口性别比（以女性为100，男性对女性的比例）由2000年第五次全国人口普查的105.10下降为99.07。

2010年，洞头常住人口中，0-14岁人口为1.39万人，占15.89%；15-59岁人口为5.88万人，占67.03%；60岁及以上人口为1.50万人，占17.08%，其中65岁及以上人口为1.08万人，占12.34%。同2000年第五次全国人口普查相比，0-14岁人口的比重下降4.78%，15-59岁人口的比重上升0.84%，60岁及以上人口的比重上升3.93%，65岁及以上人口的比重上升3.18%。

截至2014年，洞头的户籍人口有15.4万。全区以汉族为主体民族。

2014年，洞头全年地区生产总值实现54.56亿元，较2013年增长8.8%，增速排名居温州市第一。

2014年，洞头实现渔业总产量16.72万吨，总产值9.45亿元，分别比2013年增长6.0%、5.7%。通过农博会等达成意向订单额800余万元，全年实现渔农业招商引资2.25亿元。创成2个省级渔业主导产业示範区和1个市级特色渔业精品园，新增农民专业合作社11家。

2014年，洞头全年实现工业总产值58.22亿元，比2013年增长9.1%，增幅较2013年同期提升16%。其中规上工业产值47.27亿元，比2013年增长4.5%，增幅较2013年同期提升15.4%。洞头完成“个转企”112家，新增超亿元企业1家。新产品产值8.72亿元，比2013年增长97.02%。新增国家级高新技术企业2家，省科技型中小企业12家。省级专利示範企业实现零突破，发明专利申请量达到52件，增幅为420%。

2014年，洞头实现增加值增长9.3%，高于生产总值增速0.5%。实现社会消费品零售总额20.15亿元，比2013年增长18.2%。实现商品销售总额83.05亿元，比2013年增长15.8%。电子商务稳步推进，已有126家企业通过第三方平台进行网路销售，5家电商企业和物流企业入驻电子商务园。洞头的旅游接待人数398万人次，实现旅游综合收入17.98亿元，分别比2013年增长10.6%、10.8%。洞头金融机构各项存款57.29亿元，比2013年增长13.3%；各项贷款余额55.58亿元，比2013年增长35.6%，其中创新信贷产品贷款余额4.20亿元，为2013年的两倍；金融风险防控持续增强，不良贷款率为0.78%。

2012年，洞头的3-5周岁幼儿入园率达到96%左右；国小、国中的入学率和巩固率分别保持在100%和99.9%。洞头6个街道（乡镇）均成立社区学校。温州市教师教育院洞头分院、职教中心迁建工程和新洞二中（一、二期工程）等项目建设有序推进，温州医科大学洞头校区、海霞中学迁建工程开展前期工作。

2012年，洞头每千人拥有医生数2.1人，每万人拥有病床数18.7张。启动实施县级公立医院改革，完成县人民医院门诊楼改扩建主体工程，3个社区卫生服务中心投入使用，13个农村新社区全部实现计卫合作。2012年，洞头甲乙丙类传染病总发病率为499.2/10万，比2011年下降26.5%。

洞头县市民活动中心（一期）已于2011年10月对外开放，二期工程已开工建设，县图书馆、县文保所完成搬迁工作；建成东屏、大门、霓屿和元觉综合文化站，鹿西综合文化站已完成主体工程；改建提升新城文化广场、放生广场，建成10个社区文体服务中心。文体创建工作加快推进，已创成“东海文化明珠”工程1个、“金海岸文化网”工程4个，省级体育强镇（乡）实现全覆盖。海洋动物故事、洞头妈祖祭典两个项目入选国家级非物质文化遗产代表名录，32个项目入选省市非物质文化遗产代表名录。

2011年和2012年洞头城镇登记失业率分别为3.72%和2.56%，均控制在4%以内；两年累计新增城镇就业2768人，城镇失业人员再就业970人。2012年，洞头举办6场就业招聘会，其中高校毕业生专场招聘会1场，收集和发布就业岗位2118个；同时，还开展了渔农民转移就业培训、下岗失业人员再就业培训、外来务工人员技能提升培训和残疾人就业创业培训等。

2011年和2012年，洞头新增养老保险参保人数9947人，新增工伤保险参保人数3102人，新增医疗保险参保人数2923人，新增生育保险参保人数1917人，新增失业保险参保人数471人。城乡低保补助标準提高，城镇低保补助标準由每人每月380元调整为475元，农村低保补助标準由每人每月310元调整为360元。2012年财政对城乡居民最低生活保障金支出517万元，较2011年增长20.0%；拥有社会福利院5家；对全县五保对象实行集中供养，2012年集中供养率达到98.7%；共建有“星光老年之家”60个，村居覆盖率达到65%。2012年共救助困难对象329人次，发放医疗救助金226万元。

洞头交通主要有三部分组成：城区集镇市政道路、县道公路及农村公路。市政道路主要存在于洞头本岛老城区与新城区及在建的工业园区，县道公路的主要由目前基本贯通的环岛公路、本岛鸽梅线老公路、五岛接线公路、大门环岛公路，鹿西岛公路组成，农村公路则是由原来各乡村的机耕路改造而来康庄公路等等。

东岙渔村位于洞头东南端，是省级特色旅游村，周边有仙叠岩景区，半屏山景区等。每年相继举行七夕节（旅游节）、普渡节。

仙叠岩海滩、礁石、巨岩浑然一体。传说巨石为神仙所叠，故名。泛舟海面，可见十八钓鱼台、蛤蟆欲仙等景观。

大沙龙海滨浴场位于半屏西北侧，与洞头渔港码头相对，又称百步沙，水浅沙细，沙层厚达数米。

大石滩在大瞿岛东面有一片海岸开阔的石滩，面积约0.6公顷。滩上堆满各种巨型卵石，石滩附近有宋人面壁、白龙吸水、海径天门、佛手掌、卧牛石等景观。

石佛观海为大瞿岛东海岸的一块高约10米的礁石，兀立海边，酷似一尊拱手趺坐于莲花台上观音像，正对波涛万顷东海。

鸟岛，双峰岛、北摆岛、南摆岛为候鸟栖息地，夏秋间鸟类成行成队飞抵鸟岛，生育繁殖，有海鸥、白鹭、海燕、赤嘴鹭鸶等。

佛掌峰位于大瞿岛景区，一堵高30多米的山峰在海边突兀而 立。附近有老僧接客、青蛙聚会、白象吸水等到景点。

望海楼

马岙潭沙滩位于大门岛美岙村景区。长约700米，宽400米，沙质为铁板沙。

龟岩峰位于大门镇龟岩岙山上，地处岙底村、沙岙村、石浦村三村交界。海拔335米，由两块巨石天然合成。

望海楼建在洞头本岛最高处，海拔227米，整个景区占地140.9亩，主楼2700平方米，楼层明三暗五，高35.4米，坐北朝南。

洞头八大巧，指的是：“木船用火烤，驾舟靠双脚，纸灯水上飘，动物满船跑”；“生米锅中炒，熟饭用粉包，猫耳朵下水煮，美人儿任你咬”。前四巧是渔业生产习俗，后四巧是渔乡吃食习俗。

洞头的龙灯活动，始于清道光年间，已有近200年历史。製作龙灯，龙头龙尾大多以篾编纸糊彩绘而成，龙身则用布制，彩绘龙鳞。