距今约有4000—5000年前新石器晚期就有先民在碣石田尾山生活，而碣石建制始于唐元和末年（公元820年），唐朝廷设石桥盐场，建有石桥土城，时负责海丰县（当时海丰未析出陆丰）全县盐务；自宋代设防保疆，碣石便成为岭南粤东地区的海防重镇，潮、惠两州的门户要地；清雍正九年陆丰未析前，碣石一直归属海丰县，故此行政随海丰县历史变更，陆丰析出后，碣石划归陆丰，行政便跟随陆丰变迁，所以海陆丰的历史变迁可作为碣石的参考，明代前碣石在历史的长河里伴随着海丰县而默默无闻。
明代县下级设“都”，石桥土城行政归属海丰县九都之一的“坊廓都”；明洪武二十二年（1389年）朝廷为抵御东南沿海倭寇侵犯，遂正式设立碣石卫（碣石之名由此而来，因境内多有怪石林立，如同石碑，地貌似山东碣石{今秦皇岛碣石山镇}，故名碣石，通“皆石”），辖中、左、右、前、后5个内所及甲子、捷胜、平海、海丰4个千户所，内5所旗军共5600人，全卫旗军10100余人，并于洪武二十七年（1394年）由广东都指挥使花茂率军督建了碣石卫城，自起碣石成为了明三十六卫之一（清承制），广东海防七镇之一，并与天津卫、沈阳卫及威海卫合称中国明清四大卫；明嘉靖至隆庆年间(约1560年至1570年)倭寇屡次侵犯碣石，明嘉靖三十五年（1557年）当时居住在卫城西门外石桥场的民众常遭倭寇焚掠，祸乱迭起，社稷不安，海丰县令张济时亲临碣石发动群众筑城御倭，修筑了石桥土城，故明代碣石有两城：卫城驻军，土城居民；嘉靖四十二年(公元1562年)，总兵喻大猷领兵镇守碣石卫，招抚沿海义军，严于操练军队，因此于嘉靖四十三年(公元1563年)，歼灭倭寇几千名于大德港(今海丰与陆丰交界港湾)，威震天下，使百姓得到生息；隆庆三年三月（1569年）海寇曾一本攻陷碣石卫，喻大猷讨贼，八月曾一本伏诛；候继高于明万历年间为碣石卫总兵，他一方面扩建玄武山寺，宣扬程(颐)朱(熹)理学，另一方面扩建、加筑卫城，积极备战，防御倭寇侵扰，使当时社会得到相对稳定，经济有新的发展；南明时期，明末代碣石卫总兵官张明珍横征暴敛，众叛亲离，潮海七寇之一的苏成擒杀而代之，故此碣石又名“老苏城”。
清顺治五年（1648年）正月，苏成身患重病，副将苏利杀之取代；顺治七年（1650年）初，清廷平南王尚可喜等领兵自南雄下韶州，碣石卫总兵官（南明出于笼络，顺势封职）苏利赴省城降清，苏利得以原封不动；清初为了防止沿海民众通过海上活动接济反清抗清势力，顺治十二年（1655年）六月，下令沿海省份“无许片帆入海，违者立置重典”，顺治十八年（1661年），更强行将江、浙、闽、粤、鲁等省沿海居民分别内迁三十至五十里，设界防守，严禁逾越，碣石沿海，百姓为此流离失所，饥荒遍野，致使康熙三年（1664年）碣石总兵苏利起兵抗清，粤东百姓纷纷响应，苏利得以聚众十数万，清驻守广东的平南王尚可喜挥师十万讨伐苏利，双方战于南塘埔，苏利于战乱中被清兵乱箭射死，其众溃败，清兵顺势荡平碣石城及石桥土城；后朝廷思虑碣石为广东东西分洋界点，作为惠州府、潮州府的门户，其海防地位居重，战略地位无可替代，遂于康熙八年（1669年）又派遣总兵一员重置碣石卫，复建碣石卫城，首任总兵官苗之秀到任后，目睹明城毁于战乱，遂于原址西边重建碣石新卫城；到雍正七年（1729年），朝廷设立惠州府海防军民同知一员，驻碣石卫城，对军民实行统一管理 ；雍正九年（1731年），朝廷以海丰县东部之石帆、坊廓、吉康三都新设陆丰县，碣石自此纳入陆丰县治版图；道光十九年（1836）年6月第一次鸦片战争前夕，钦差大臣林则徐调动碣石卫水师珠江口布防，在穿鼻洋击退英商船的挑衅，林则徐亲题”水德灵长“匾额悬挂于元山寺，意寓表彰碣石水师战绩。
1911年10月10日武汉辛亥革命爆发后，11月1日同盟会***物陈炯民由香港附惠阳淡水策划革命，派罗应平、曾国棕入碣石进行革命，11日陆丰全县各地纷纷起义成功，各路革命军组织围攻碣石卫，当天碣石清末总兵吴梦说在乡绅的劝服下，开城投降，被各地义军共推为总督，21日夜举家逃往上海；民国初期因碣石归属陆丰，随陆丰属潮循道，后属东江行政专员公署、东江善后委员公署、东江绥靖公署、第四行政督察专员公署，抗日战争胜利后，属第一区专署；1927年11月初，海陆丰人民在 *** 的领导下发动了三次起义，11月8日彭湃与董朗为了清除 *** 军在碣石的残余势力，派张威、林铁史星夜前往金厢、碣石，动员组织工农武装配合红二师进攻碣石城，彭湃抵碣石城外玄武山，在自得居设立攻城指挥部，11日凌晨，在彭湃、董朗、张威、林铁史等率领红二师和东南各区的赤卫队共三四千多人齐集玄武山围攻碣石城，派玄武山僧人信德和尚携书入城劝降，但遭到拒绝，经过艰难作战，遂后攻入碣石城，直至1928年1月起义失败，红军撤出碣石；民国三十年（1941年）碣石设区，当时的碣石区地域含有现代的碣石镇、湖东镇、金厢镇，当年11月被日军空袭占领；民国三十一年-三十二年间（1942-1943年），陆丰县饥荒，碣石镇当时总人口 27000人，死了11190多人，逃荒外地649人，离妻卖子889人，绝户的864户，4980人；沙井居民区423户，总人口2160人，饿死1300多人，绝户的59户；全镇搬运工人297人，饿死了169人；民国三十四年（1945年）随着日本法西斯的投降，碣石也迎来抗战的胜利。
1949年11月11日据守碣石的海丰（国民 *** ）县长戴可雄不敌投降，人民 *** 进入了碣石城（并整体拆毁了清卫城），宣告陆丰全县解放！但其外海属地东沙群岛仍为 *** 军队所控制；1957年碣石镇析置碣北、碣南、金厢、湖东四乡，碣石区时辖碣石镇和碣北、碣南、湖东、金厢一镇四乡；次年1958年碣南撤乡并入碣石，湖东撤乡置镇；金厢1984年改区制，1986年置镇；1992年碣北撤乡置镇，行政不在归属碣石，直到1996年3月，碣北镇并入碣石镇，汕尾市同意成立陆丰市碣石经济技术试验区，为副县级建制（2001年被取消）；而金厢、湖东撤乡置镇后行政不在归属碣石；上世纪90年代碣石被列入广东省历史文化名城；2002年加入广东省中心镇规划中；2007年入选全国历史文化名镇目录，年末玄武山旅游区晋级为国家AAAA级旅游区；2009年拟建为汕尾陆丰市唯一的国家一级渔港；2014年成为全国重点镇之一；1996年碣北并入后，碣石现代行政区域形成，下辖西门、诗书、水朝、后城四个社区及37个行政村：南城村、北城村、红卫村、包一村、包二村、浅海村、新饶村、新丰村、前堆村、田头园村、海英村、围仔村、灶背村、角清村、红坡村、浅澳村、上林村、后埔村、新酉村、角洋村、六桃村、南溪村、桥头村、滴水村、湖坑村、草洋村、上洋村、桂林村、更新村、莲花地村、角溪坂村、曾厝村、霞博村、梅田村、港口村、新布村、戴厝村，并先后开发建设了北园、北斗、金狮、玉燕、玄武商业城等近12个平方公里的新城区。