学校前身是广东省1954年创办的海南黎族苗族自治州师范学校和1958年创办的海南黎族苗族自治州师范专科学校，几经分合、调整、更名，于1993年由海南省通什师范专科学校和海南省通什教育学院合并组建为琼州大学（专科）。2006年升格为本科院校，更名为琼州学院，同年4月海南民族师范学校并入；2008年学校成功开辟三亚校区，实现山海跨越，办学空间进一步扩大。2013年，学校通过教育部本科教学合格评估；2015年，踏上转型发展道路，经教育部批准更名为海南热带海洋学院，填补了海洋大省没有海洋大学的空白；2016年，获批成为海南省应用型本科试点高校。2018年，习近平总书记发表“4·13”重要讲话和海南开启自由贸易港建设以来，学校迎来新的重大发展机遇，先后成为硕士学位授予单位和博士学位授予立项建设单位，办学层次再上新台阶。2018年12月，海南省海洋与渔业科学院整建制转隶学校，为学校向海发展注入强劲新动力。2021年9月，海南热带海洋学院崖州湾创新研究院揭牌成立，深度融入海南自贸港建设，并与入驻崖州湾科技城的多所国内顶尖大学协同发展。