闽江下游有浮礁似骏马，礁西为马头江，礁东为马尾江，旧镇中岐位于马尾江边，马尾地名由此而来。西晋太康三年（公元282年）号东冶港，清光绪末年称马江尾，民国二年（1913年）设马江镇。1950年隶属闽侯县二区和三区，1951年更名为马尾镇。1956年，撤销马尾镇，设立马尾区。1958年改制为马尾人民公社。1960年1月，从闽侯县划归福州市，隶属郊区行政办事处。同年3月，撤销郊区行政办事处，复置马尾区，隶属市人民委员会。1962年1月，恢复郊区行政办事处，马尾区隶属之。
1969年马尾区改制为马尾公社。1970年2月，马尾公社与亭江公社、渔业公社合组为马江公社，直隶市革命委员会。同年5月，马江公社改制为马江区，下辖马尾、亭江、渔业3个公社。1972年1月，渔业公社划归市商业局水产站领导。1975年4月，亭江公社划归郊区管辖。1978年2月，撤销马江区并入郊区，复设马尾镇，连同马尾公社隶属郊区。1982年8月，恢复马尾区，析郊区马尾镇和马尾公社成立马尾区，为市辖区之一；撤销马尾镇，设立马尾街道。1985年1月经国务院批准，在区内设立福州经济技术开发区；1992年8月两区合一连署。
1995年10月27日，国务院（国函[1995]102号）批复同意调整福州市市辖区的行政区域：马尾区辖马尾街道办事处和马尾镇，从原郊区划入的亭江、琅岐2个镇和岐山镇的魁岐、建坂、龙门、双协、快洲5个居委会。区政府驻地不变。
1996年1月市区行政区划调整后，从原郊区划入亭江、琅岐2个镇，马尾街道更名为罗星街道。全区面积274.7平方千米，人口约14.5万人，辖1个街道3镇。区政府驻君竹路。
1997年，省民政厅批复同意马尾镇划出青洲、君竹、上岐、双峰4个村委会归罗星街道管辖，罗星街道划出前街、后街、江山、进步里、船政5个居委会和新马、中洲、六江3个村委会归马尾镇管辖。2000年，闽侯县闽江乡的闽亭、建亭2个村划归马尾区亭江镇管辖，闽江乡的公婆、胜利、建星3个村划归马尾区琅岐镇管辖。同年6月，琅岐镇设立琅岐经济区。
2000年第五次人口普查，马尾区常住总人口203527人，其中：罗星街道60446人，马尾镇32462人，亭江镇41241人，琅岐镇69378人。
2001年，马尾区辖罗星街道办事处和马尾、亭江、琅岐3个镇，设11个居委会、61个行政村。面积274平方千米，人口15.53万人。
2010年第六次人口普查，马尾区常住总人口231929人，其中：罗星街道60117人，马尾镇63299人，亭江镇39624人，琅岐镇68889人。
