先秦時代，海南島與南海諸島已內屬中原王朝。秦末全國戰亂，南海郡尉趙佗乘亂兼併3郡建南越（粵）國，海南島與南海諸島歸南越國管轄。
西漢元鼎六年（前111年），漢武帝派伏波將軍路博德、樓船將軍楊僕平定南粵之亂，以其地置儋耳、珠崖、南海、蒼梧、玉林、合浦、交趾、九真、日南等9個郡，其中儋耳、珠崖二郡在海南島上 。
三國時代（220年～265年），南海海域屬吳國轄。吳王孫權派康泰、朱應出使扶南（今柬埔寨）等國，康、朱二使親歷南海諸島部分島嶼，並仔細觀察「珊瑚洲」 。
隋大業三至六年（607年～610年），煬帝派常駿、王君政出使赤土國（今馬來半島泰國東南一帶），航程經西沙和南沙群島西側，並在海南島上置珠崖、儋耳、臨振（即後代的振州，今三亞市）3郡，南海諸島歸臨振郡轄。唐太宗貞觀元年（627年），海南設崖州都督府總管崖州（原珠崖郡）、儋州（原儋耳郡）、振州（原臨振郡），南海諸島列入崖州都督府所轄疆域，隸屬于振州，正式確立中國對南海諸島的主權 。
宋代承襲唐代行政建置 。
清朝初期，朝廷對南海諸島及從事漁業生產的南海漁民，派遣水師巡視，保境安民。順治年間（1644年～1661年），清政府在瓊州設鎮標右營，駐海口，督隸水軍戰船，於所部海面分汛防守 。
民國三十六年（1947年）12月1日，內政部重新審定了東沙、西沙、中沙、南沙群島及其所屬各島、礁、沙、灘名稱，正式公布了《南海諸島新舊名稱對照表》，同時再次宣布將東沙、西沙、中沙、南沙群島劃歸廣東省政府管轄。
民國三十八年（1949年），中華人民共和國成立後，中國政府繼續對西南中沙群島及其海域行使主權。
1959年3月24日，在西沙群島的永興島設置「西沙群島、南沙群島、中沙群島、東沙群島辦事處」。
1969年3月4日，改稱「廣東省西沙、中沙、南沙群島革命委員會」。
1981年10月22日，經國務院批准在永興島恢復設立「西沙群島、南沙群島、中沙群島辦事處」，由海南行政區公署直接領導。
1988年4月13日，全國人大七屆一次會議決定成立海南省，並授權海南省管轄西南中沙群島及其海域。西南中沙群島工委、西南中沙群島辦事處分別隸屬於海南省委和海南省政府，作為海南省派出機構，對西南中沙群島及其海域行使主權和管轄權。西南中沙群島工委、西南中沙群島辦事處實行合署辦公。
2012年6月21日，中國國務院批准設立海南省三沙市，管轄西沙群島、中沙群島、南沙群島的島礁及其海域。
2013年6月，中沙群島海洋漁業資源增養殖科研基地在漫步暗沙正式成立，這是國家在中沙群島海域建設的第一個海洋漁業資源科研基地。首個試驗項目用海面積625公頃，投放石斑魚苗2萬尾、馬氏珍珠貝苗2萬粒、企鵝珍珠貝苗2萬粒、瓊枝麒麟菜2萬株。
2015年5月24日至25日，交付三沙市使用的「三沙市綜合執法1號」船巡航中沙群島，完成首次執法檢查。