山东省菏泽市定陶区孟海镇有着悠久且清晰的沿革历史。1916年，该区域属定陶县北方17村。1934年，属定陶县第五区。1937年，归属定陶县顺德区。1942年，现辖区域中，南部的南王庄、张坡楼、薛小楼、牛小楼、前薛、后薛、双庙、许楼、南董庄、陈潭等地属定陶县第二区（区驻地黄店），其余部分则属定陶县第五区（区驻地陈集）。

1947年，现辖区域南部的南王庄、许楼、东薛等10个村归属定陶县黄店区（区驻地黄店），其余区域则属孟海区（区驻地孟海）。1945年，孟海区正式成立区公所。1949年，孟海区改为定陶县第四区，区驻地先设于孟海集，后迁至半堤集。1950年，南王庄、双庙、许楼等10个村庄划归定陶县第四区。

1957年，区乡调整，由原来的42个小乡合并为洙水、曹庄、万福、白屯、牛屯、孟东、孟西、王庄等八个大乡。1958年3月，撤区并乡，原第四区划为孟海、半堤两个乡，当时的孟海乡范围与今日基本一致。1958年8月，孟海、半堤两乡合并，成立万福人民公社，公社驻地设在马楼村，下辖48个大队、121个自然村。1958年11月，定陶县撤销，万福公社划归成武县管辖。1962年，万福公社复属定陶县，仍沿用原名，驻地马楼村。

1979年1月，万福公社西半部的65个自然村被划出，成立半堤公社；剩余57个自然村仍属万福公社，并将余下的26个大队调整为34个大队。1984年1月，万福公社改建为孟海乡，所辖区域未变，仍为57个自然村，同时将34个生产大队更名为34个行政村。1995年10月，经山东省人民政府批准，孟海乡撤乡设镇，更名为孟海镇。1997年，孟海镇将所辖的34个行政村合并为21个行政村，形成了现今的行政区划格局。