海石湾镇隶属于甘肃省兰州市红古区。
1949年后，海石湾境域属永登县。
1954年，海石湾境域属永登县红古区红古乡。
1958年，海石湾境域属永登县红古公社。
1960年，红古公社划归兰州市，改红古区。
1966年，兰州碳素厂建成，成立家属委员会，属红古区。
1971年，兰州碳素厂家属委员会改为海石湾街道。
1986年，撤街道改海石湾镇，隶属于红古区。
海石湾镇地处甘肃兰州市和青海西宁市中间，各距110千米，东接永登县，东南与红古乡为邻，南和西南隔大通河、湟水河与青海省民和回族土族自治县相望，北与下窑街道隔山相接，是红古区政府所在地，109国道、兰青铁路横穿全境，是连接青藏的交通要道和咽喉。
海石湾镇平均海拔1770米，年平均气温7.1℃至9.1℃，年日照时数在1762至2769小时之间，年降雨量327.0至349.9毫米，无霜期160天左右。境内大通河、湟水河交汇而过，形成了小区域盆地气候。