明洪武和正统年间，曾在东山圩建筑城池，设置椹川巡检司；清雍正年间，将雷州守备合并移置于东山圩，改名为东山水师营。清光绪二十五年十月十四日(1899年 11月16日)，签订了《广州湾租界条约》，法帝强行租借广州湾(包括原为吴川县辖地的麻斜、坡头、特呈岛、南三岛和原为遂溪县辖地的海头、赤坎、东头山 岛、东海岛)。1943年3月，日本侵占广州湾；1945年9月21日，驻雷州半岛地区的日方代表在投降书上签字，我国同时从日军手中接收广州湾，被异国 统治前后47年的神圣领土，重新回到祖国的怀抱。1950年为东硇特区，同年属东海区。
1952年12月，经广东省人民政府报中南军政委员会转报中央人民政府政务院批准，将东海、硇洲两区从湛 江市郊区划出，设置雷东县，隶属粤西行政公署领导，县址设在东海岛的东山圩（现东山镇政府所在地）。1958年撤县并入湛江市郊区，与民安、东简合为东海公社，1961年析建东山公社，1983年改为东山区，1987年撤区建镇。位于东海岛中部。面积96.3平方公里，人口5.7万。连接大陆的东海中线公路过境。辖调青、东坡、调伦、什足、龙头、东头山、调石、北山、东山墟、龙池、昌逻、调文、文参、调山14个村委会。农业主产稻谷、甘蔗、花生、蕃薯、瓜菜；渔业有捕捞和养殖，其中虾池是区内最大的养殖基地。乡镇企业有糖厂、砖厂、外贸羽绒厂及餐饮、金融等业。境内有东海革命烈士纪念碑。民间传统艺术“人龙舞”。有东方一绝之美称。
1953年2月，经广东省人民政府批准，将吴川县第九区的南三岛划归雷东县管辖；1954年1月，又将西营区(现霞山区)的特呈岛划归雷东县管辖。 1958年9月15日，经广东省人民政府批准，撤销雷东县，并将雷东县并入湛江市郊区管辖，10月14日正式合署办公。1992年7月17日，广东省人民 政府批准设立“湛江市东海岛经济开发试验区”；1992年8月13日，湛江市人民政府决定成立湛江市东海岛经济开发试验区管委会筹委会，东山镇是东海岛试 验区管委会所在地。2009年，经湛江市人民政府报广东省人民政府批准，国家级湛江经济技术开发区与省级东海岛经济开发试验区合并，组成新的湛江经济技术开发区(广东湛江东海岛经济开发区)，管辖面积进入国家级经济技术开发区前列水平。