Trên địa bàn quận có bán đảo Sơn Trà và núi Sơn Trà với 4.400 ha được công nhận là khu vực bảo tồn thiên nhiên vào năm 1992.[3] Đến cuối năm 2016, diện tích này bị mất đi 1/4, do Thủ tướng Nguyễn Xuân Phúc chấp thuận sử dụng phần đất này để phát triển thành khu du lịch quốc gia.[4] Ở đây có chùa Linh Ứng, cũng là nơi có các căn cứ Hải quân Việt Nam quan trọng. Ngoài ra, cảng Tiên Sa cũng nằm trên địa bàn quận Sơn Trà.
Tháng 10 năm 1955, Chính phủ Việt Nam Cộng hòa thành lập thị xã Đà Nẵng, trong đó quận III (tương ứng với địa bàn quận Sơn Trà ngày nay) gồm 9 khu phố: An Hải, Mân Quang, Cổ Mân, Nam Thọ, Mỹ Khê, Phước Trường, Nại Hiên Đông, Tân Thái, Thượng Nghĩa.[5]
Ngày 6 tháng 1 năm 1973, Chính phủ Việt Nam Cộng hòa giải thể 9 khu phố thuộc quận III và chia lại thành 7 phường: Nam Thọ, Mân Quang, Mân Thái, An Hải Tây, Phước Mỹ, Nại Nghĩa, An Hải Bắc.[5]
Tháng 2 năm 1976, hai tỉnh Quảng Nam, Quảng Tín và thị xã Đà Nẵng thời Việt Nam Cộng hòa sáp nhập thành tỉnh Quảng Nam - Đà Nẵng. Lúc này, 3 quận I, II, III của thị xã Đà Nẵng cũ tạm thời trực thuộc tỉnh Quảng Nam - Đà Nẵng.
Ngày 30 tháng 8 năm 1977, Hội đồng Chính phủ ban hành Quyết định số 228-CP[6]. Theo đó, sáp nhập 3 quận I, II, III thuộc tỉnh Quảng Nam - Đà Nẵng thành một đơn vị hành chính là thành phố Đà Nẵng.
Ngày 6 tháng 11 năm 1996, Quốc hội ban hành Nghị quyết về việc chia và điều chỉnh địa giới hành chính một số tỉnh[7]. Theo đó, chia tỉnh Quảng Nam - Đà Nẵng thành tỉnh Quảng Nam và thành phố Đà Nẵng trực thuộc trung ương. Thành phố Đà Nẵng có địa giới hành chính bao gồm thành phố Đà Nẵng cũ và hai huyện Hòa Vang, Hoàng Sa.
Ngày 23 tháng 1 năm 1997, Chính phủ ban hành Nghị định số 07/1997/NĐ-CP[1]. Theo đó, thành lập quận Sơn Trà trên cơ sở toàn bộ diện tích và dân số của 7 phường: An Hải Tây, An Hải Bắc, An Hải Đông, Nại Hiên Đông, Mân Thái, Phước Mỹ, Thọ Quang thuộc khu vực III, thuộc thành phố Đà Nẵng cũ.
Sau khi thành lập, quận có 5.972 ha diện tích tự nhiên và 96.756 người.
Ngày 24 tháng 10 năm 2024, Ủy ban Thường vụ Quốc hội ban hành Nghị quyết số 1251/NQ-UBTVQH15[8] về việc sắp xếp đơn vị hành chính cấp huyện, cấp xã của thành phố Đà Nẵng giai đoạn 2023 – 2025 (nghị quyết có hiệu lực từ ngày 1 tháng 1 năm 2025). Theo đó:
Thành lập phường An Hải Nam trên cơ sở phường An Hải Đông và phường An Hải Tây.
Điều chỉnh một phần diện tích tự nhiên và quy mô dân số của phường Thọ Quang vào phường Mân Thái.
Sau khi sắp xếp, quận Sơn Trà có 6 phường trực thuộc như hiện nay.
Kinh tế - xã hội
Quận Sơn Trà là nơi có khu công nghiệp An Đồn - khu công nghiệp đầu tiên của Đà Nẵng. Bán đảo Sơn Trà có cảnh quan đẹp với bãi biển Sơn Trà là nơi đang có nhiều dự án khu nghỉ mát đang được xây dựng.
Quận Sơn Trà có vị trí quan trọng về kinh tế, có cảng biển Tiên Sa là cửa khẩu quan hệ kinh tế quốc tế không chỉ của thành phố Đà Nẵng mà của cả khu vực miền Trung, Tây Nguyên và các nước Lào, đông bắc Thái Lan, Myanmar. Với khu bảo tồn thiên nhiên Sơn Trà, một dãy bờ biển đẹp với nhiều bãi san hô lớn, Sơn Trà có điều kiện thuận lợi trong việc giao lưu kinh tế và phát triển du lịch dựa trên du lịch sinh thái và du lịch biển.
Hiện nay, trên địa bàn quận Sơn Trà đã và đang hình thành một số khu đô thị cao cấp như: Khu đô thị Phúc Lộc Viên, Khu đô thị Làng Châu Âu (Europe Village), Khu đô thị An Viên City, Khu đô thị Ngô Quyền Shopping House, Khu đô thị The Sun City Riverside Da Nang,...
Giáo dục
Một số trường Đại học, Cao đẳng đóng trên địa bàn quận:
Đại học Greenwich.
Học viện Chính trị - Hành chính khu vực 3.
Cao đẳng Lương Thực Thực Phẩm.
Y tế
Một số bệnh viện đóng trên địa bàn quận:
Bệnh viện 199: Số 216, Nguyễn Công Trứ, An Hải Bắc.
Trung tâm y tế quận Sơn Trà: Số 1118 - đường Ngô Quyền, phường An Hải Tây.