西汉末年的东海郡东海郡在秦代又称郯郡，始置年代已不可考。秦始皇灭楚国后，于楚国东部之地置陈郡、薛郡。《元和郡县志》谓秦时分薛郡置郯郡，治所在郯县。后改称东海郡,，领12县：郯县、襄贲、兰陵、缯县、朐县、下邳、淩县、淮阴、盱眙、东阳、广陵、堂邑。
汉高帝五年（公元前202年），徙齐王韩信为楚王，以东海郡、会稽郡、泗水郡、薛郡、陈郡置楚国，治下邳县。次年，废楚王韩信，分其地为二国：立刘交为楚王，以彭城郡、东海郡、薛郡置楚国，治彭城县；立刘贾为荆王，以东阳郡、鄣郡、会稽郡置荆国。
平帝元始二年（公元2年），东海郡有358414户，1559357人。
二十八年（52年），徙鲁王刘兴为北海王，东海王刘强兼食鲁郡，东海国都由郯县迁往鲁郡鲁县（曲阜）。东海王刘强迁都鲁郡后，多次上书要求将东海郡归还朝廷。明帝永平中，刘强薨，其子刘政继立，东海郡收归朝廷，改鲁郡为鲁国。刘政虽以鲁国为封国，但王号不改，仍为东海王。
十一年，昌虑郡并入东海郡。
曹魏时废东海郡赣榆县。太和六年（232年），封文帝子曹霖为东海王，置东海国。西晋复置东海郡。太康元年（280年）复置赣榆县。此时东海郡领郯、祝其、朐、襄贲、利城、赣榆、厚丘、兰陵、承、昌虑、合乡、戚，共十二县。有11100户。元康元年（291年），分东海置兰陵郡。
此后东海郡地域、治所开始变得混乱，频繁变更，基本没有形成稳固的行政区划。
南朝宋明帝泰始中，青、徐二州为北魏攻占，于赣榆县侨置青州。泰始七年（471），始置东海县。又析赣榆县置郁州，立西海郡，属青州。刘宋末年，东海郡领襄贲、赣榆二县，全郡有2411户，13941人。又于今江苏镇江一带置南东海郡，领郯、祝其、襄贲、利成、西隰、丹徒、武进等县，属南徐州。南齐建元初，于今江苏省涟水县一带置北东海郡，领襄贲、僮、下邳、厚丘、曲城等县，属冀州（侨置）。
东魏武定七年（549年），得南梁青州北海郡（侨置）之地，置东海郡，领赣榆、安流、广饶（梁侨置）、下密（梁侨置）四县，有1242户，5904人，属海州。武定八年，复置郯郡，治郯县，领郯、临沂、建陵、归昌四县，属东徐州。北周改置朐山郡。
唐武德四年（621年），废东海郡，置海州，领朐山、龙沮、新乐、曲阳、沭阳、厚丘、利城、怀仁等县。天宝元年（742年），仍以海州为东海郡，领朐山、东海、沭阳、怀仁四县，有28549户，184009人。乾元元年（758年），复改为海州。
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