在漫长的历史中，乌海地区的传统经济以畜牧业为主。在清朝同治三年（1864年）后，乌达地区私人开办了小煤窑，使用手工开采方式，煤炭销往磴口、临河、陕坝、五原等沿河地区。
清朝光绪年间（1875—1908年），鄂托克旗的封建王公将海勃湾地区的昌汗陶亥（王元地）地区租给了宁夏人王元耕种，发展起了农业。
民国四年（1915年），在雀儿沟、拉僧庙、老石旦等地也有私人开办了小煤窑。煤炭销往鄂托克旗及宁夏地区。
中华人民共和国成立前，乌海地区经济一直以畜牧业为主，兼有微弱的煤炭开采业和零星的农业。
1953年，新中国第一个五年计划开始实施。“一五”计划的主要内容是国家的工业化建设，当时和乌海地区的经济发展有直接联系的重点项目有两个:一是兴建包头钢铁公司，需要就近解决煤炭;二是修筑包兰铁路线，需要大量的民工和解决后勤保障问题。由此，大规模的地质勘探拉开了乌海地区开发建设的序幕。为了社会主义工业化建设，国家十几支地质勘探队伍作为经济建设的尖兵，首先踏进乌海这块土地。他们风餐露宿，找矿探宝，使沉睡的地下煤炭宝藏见到了天日。乌海地区丰富的煤炭资源引起国家的重视。
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1958年，包兰铁路建成并全线通车后，乌海的大规模开发建设随之拉开序幕。沿黄河两岸的贺兰山麓和桌子山下，展开了声势浩大、轰轰烈烈的“万人夺煤大会战”。汇集在乌海地区的第一代创业者中，有来自巴彦淖尔盟（今巴彦淖尔市）、伊克昭盟（今鄂尔多斯市）十几个旗县由农民组成的“远征军”“民兵师”，有从大同、开溧、井陉、鸡西、抚顺等十几个老矿区调来的管理干部、工程技术人员和技术工人，有从全国21个省、市和自治区的400多个县市自愿前来开发建设的劳动者，有自治区和伊克昭盟党政机关干部、大中专院校师生、文艺工作者、医务工作者等，他们都投入到大会战的行列中来。2.3万人的建设大军骤然而至，在没有房子住、没有菜吃、缺少水喝的艰苦条件下，他们凭着艰苦奋斗的精神，战胜了一个个难以想象的困难，当年就开挖了100多个小煤窑，保证了国家建设的需要。经过3年大规模开发建设，一批矿井、工厂陆续建成，一批居民点、学校和商店、邮局、银行、卫生所等服务性机构也陆续建立起来。
1965年，国家从当时的形势和长远战略出发，进行“小三线”建设，乌海地区又迎来了4000多名热血青年，他们先后在境内的深山沟谷建起8个军工企业。1969年，内蒙古生产建设兵团四师二十四团的6000多名现役军人、复转军人、知识青年也陆续来到乌海地区，沿黄河两岸进行垦荒屯田，从事工农业生产建设。这一时期，党和国家对乌海地区的开发与建设给予了极大的关注。时任国务院副总理、内蒙古自治区党委第一书记、人民政府主席的乌兰夫，于1960年到乌海地区进行视察。他走遍了矿区，对在较短时间内所取得的成就给予了肯定，提出要以煤炭为中心，开展多种经营，发展化工、钢铁以及能够综合利用的企业。要从根本上解决水的问题，大力植树造林，搞农、林、牧、副、渔。对自愿来乌海地区参加建设的民工要全部安置下来。
1976年，乌海市成立。1987年初，提出“以煤电、化工、建材工业为主体，以轻工业、种养业为两翼，走全面开放，综合开发，多种经营，加工增值的路子”的经济发展战略。1988年1月，乌海市被国务院确定为内蒙古自治区经济体制改革试验区。同年12月，市委、市政府进一步明确提出“以煤炭综合利用为中心，以电力为突破口，以化工、建材、冶金工业为重点，实行煤一电、煤一电一化、电一高耗能工业联合开发，加工转化”的资源转化战略。在流通、价格、粮食购销、财政、计划、科技、教育、卫生体制，以及房地产、社会保障、干部人事制度和市矿联合等方面进行一系列改革试验。确立“东引、西拓、北开、南联”全方位开放的方针，招商引资、引进技术、引进入才，先后与10多个城市缔结为友好城市。与一些著名的高等院校和科研机构建立科技协作关系，并利用外贸进出口自营权，与50多个国家和地区建立经贸关系。乌海市以改革促开放，以开放促开发、促发展，全市的面貌发生了巨大变化，已逐步成为内蒙古自治区重要的能源、化工、建材工业基地和以葡萄为主的水果生产基地。到1993年底，全市国民生产总值达到15.23亿元，工农业总产值完成18亿元，财政收入达到1.53亿元，分别比1976年增长2.78倍、2.58倍和13.7倍。在社会主义市场经济新的历史条件下，初步形成了产业产品结构调整和资源转化的基本框架。
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在“八五”和“九五”时期，乌海市改革试验区建设全面推进，国企改革成效显著。1994年1月，乌海市被国家民委和国家体改委列为全国7个民族自治地方改革开放试点城市之一。1995年3月，中共中央政治局常委、书记处书记胡锦涛来乌海市视察工作，并作了重要指示，给乌海市改革试验区建设巨大的鼓舞和鞭策。1996年7月，乌海市被国家体改委、国家卫生部等4部委确定为全国57个城市医疗保险制度改革试点城市之一，同年8月，被国家建设部列为工矿区城市建设改革试点。1997年初，乌海市被国务院确定为国家新一轮城市综合配套改革试点和全国111个优化资本结构试点城市之一。1998年2月，乌海市被国家技术监督局列为全国技术机构改革试点城市之一。1998年8月，经内蒙古自治区人民政府批准，决定建设乌海高耗能工业区。1999年，市人民政府成立了乌海市高载能工业开发区建设管理委员会，三区高载能工业园区全面启动，成了乌海市经济快速发展的重要平台。2000年，西卓子山草原水泥股份有限公司成立，股票在沪上市发行，实现了乌海市上市企业零的突破，被列为自治区三年两大脱困目标任务的9户国有大中型企业。
“十五”时期，乌海市改革试验区建设向纵深发展，各项改革向深层次迈进。2001年，制定了《乌海市国民经济和社会发展第十个五年计划纲要》。确定乌海市的战略目标是：争取实现“两个翻番”（到2005年国内生产总值、财政收入力争在2000年的基础上翻一番），“四个名列前茅”（国内生产总值、财政收入、城镇居民可支配收入、农民纯收入四项人均指标在自治区名列前茅十五”期间，全市地区生产总值年均增长21.8%，超出“十五”计划目标，高于“九五”时期，平均增速9.4个百分点。财政收入和支出累计分别达到47.1亿元和48.8亿元，分别是“九五”时期的2.91倍和2.72倍，年均分别增长35.9%和59.5%。
“十一五”时期，乌海市调整经济结构，转爹增长方式，提升工业化水平。坚持以人为本，加快社会建设，提升城市化水平。加强精神文明建设，提升人的综合素质。至2010年，经济总量实现倍增，超额完成再造“两个乌海”目标，地区生产总值是“十五”期末的3.24倍，年均增长26.5%，人均GDP突破1万美元。工业、农业和第三产业增加值分别是“十五”期末的3.9倍、1.8倍和2.6倍。地方财政收入是“十五”期末的3.75倍。固定资产投资是“十五”期末的2.6倍。全市经济结构调整力度加大，产业转型升级迈出新步伐，能源、化工、建材、冶金等优势产业进一步壮大，煤化工、氯碱化工两大基地形成规模优势，产业产品链条进一步延伸，产业规模、技术装备、节能、环保等方面处于国内领先水平。城市建设力度空前，城市面貌呈现新变化，新建续建住房410万平方米，城镇人均住房面积达到31平方米，城区绿化覆盖率达到34.46%，人均公园绿地面积11.86平方米，高于全国平均水平。节能减排强力推进，生态环境建设取得新进展。全市森林覆盖率达到17.49%，海勃湾城区优良天数达到295天，乌达、海南城区分别达到236天和230天。
“十二五”时期，乌海市面对严峻复杂的经济形势，坚持实施一个中心、两个转型发展战略，经济社会保持平稳发展。综合实力持续增强。地区生产总值比“十一五”末增加218.5亿元，年均增长11.6%。公共财政预算收入是“十一五”末的2.4倍，年均增长19%。社会消费品零售总额比“十一五”末增长94%。全社会固定资产投资累计完成1800亿元，是“十一五”期间的2.7倍，超额完成“十二五”目标任务。乌海市产业结构调整进一步优化。三次产业结构由“十一五”末的1:71.7:27.3调整为“十二五”末的0.8:60.3:38.9。工业产业延伸升级。煤焦化和氯碱化工两大基地建设成效显著，精细化工快速发展。装备制造、新能源、新材料等非煤产业占工业增加值比重由“十一五”末的47.7%提高到65.9%。乌海市成为国家第三批资源型城市转型试点和首批循环经济示范城市。第三产业快速发展。金融业对财政的贡献率由“十一五”末的3%提高到7.5%，君正、海化在主板挂牌上市。金沙湾被评为国家AAAA级旅游景区。乌海海关获准设立。现代农业加快发展。葡萄产业不断壮大，葡萄种植面积是“十一五”末的1.8倍，汉森成为中国驰名商标。乌海市城市基础设施建设力度不断加大。累计投入基础设施建设资金570亿元，是“十一五”期间的2.6倍。建成区面积由37.5平方千米扩大到62.3平方千米。黄河海勃湾水利枢纽工程建成蓄水，乌海湖118平方千米水面逐步形成。乌海市被评为国家智慧城市试点、信息惠民国家试点城市、全国第七个住宅产业化综合试点城市。立体交通网络日益完善，公路总里程达931千米，乌海机场旅客吞吐量达180万人次。大力实施保障性安居工程，开工建设各类安置房9.3万套，4.6万户居民居住条件得到有效改善。当代中国书法艺术馆建成开馆，教育、文化、卫生等公共基础设施达到自治区先进水平。乌海市生态环境持续改善。累计投入绿化资金40多亿元，实施重点林业和园林绿化工程371项。建成区绿化覆盖率达到42.2%，人均公园绿地面积达到19.7平方米。乌海市成为全国绿化模范城市和国家园林城市。海勃湾北部生态涵养区保护管理成效明显。投入大气污染治理资金84亿元，集中开展主要污染物减排等重点环境治理工程，全面完成“十二五”减排任务。实施淘汰落后产能项目40个，单位GDP能耗比“十一五”末下降16%，万元工业增加值用水量比“十一五”末下降36%。
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“十三五”时期，乌海市深入实施一个中心、两个转型发展战略，全力推动业态兴城、生态立城、形态塑城、文态铸城、动态创城“五态一体”发展，突出民生优先、绿色优先、旅游优先，更加注重人才保障、更加注重创新驱动，全面建成小康社会，建设富裕、美丽、文明、和谐、幸福乌海，打造祖国北疆亮丽风景线上的璀燦明珠。重点打造四大基地，即区域清洁能源输出基地，全国重要的煤焦化工、氯碱化工和精细化工产业基地，区域循环经济示范基地，以葡萄产业为主导的现代农业基地。重点打造五大中心，即区域文化旅游中心、区域健康产业中心、区域大数据应用中心、区域金融服务中心、区域生产性物流中心。提出要坚决打好防范化解重大风险、精准脱贫、污染防治三大攻坚战，坚决守好发展、民生、生态三条底线，以建设区域创新型城市为统领，全力打造转型发展示范区、城乡融合先行区、生态环保攻坚区、投资贸易首选区、优教优医普惠区，促进全市经济社会持续健康发展。转型发展示范区支撑体系基本形成。经济总量由389亿元增长到563亿元，年均增长7.6%。累计实施亿元以上重点项目348个，固定资产投资总额年均增长2.3%，规模以上工业增加值年均增长15%。工业转型步伐加快，煤炭就地加工转化率达90%以上，精细化工产品达70余种，新能源、新材料、装备制造等战略性新兴产业规模不断壮大。万达广场、鸿达物流等一批商贸物流项目投入运营。乌海湖获评国家级水利风景区，AAAA级景区达到5家，旅游收入、游客人数年均分别增长26%、19%。“乌海葡萄”入选中国农业品牌目录。乌海市成为世界沙漠葡萄酒大赛永久举办地、第三批中国特色农产品优势区。城乡融合先行区运行模式基本构建。累计投入基础设施建设资金77.8亿元，荣乌高速乌海段、国道110线黄河特大桥等一批道路桥梁工程建成通行，公路总里程达1175千米，路网密度是全区平均水平的3.9倍。新建改造供热、给排水管网900余千米，生活污水处理率、燃气普及率、生活垃圾无害化处理率分别达到98.3%、97%、100%。坚持绿水青山就是金山银山，人居环境明显改善，农区人居环境整治扎实推进，实施危房改造、街巷庭院整治等专项行动，综合执法、环卫保洁等基本公共服务向农区延伸，农区公交通车率达100%。生态环保攻坚区建设成果基本巩固。累计投入环境综合治理资金190.8亿元，中心城区优良天数比5年前增加37天，空气质量优良率提高10.7个百分点。强化矿区环境综合整治，完成矿山地质环境治理项目100个、排土场规范化整治项目71个。全面推行河长制，常态化开展河湖“清四乱”，实施黄河海勃湾水利枢纽库区生态治理试验项目，黄河乌海段水质由三类提升到二类，跻身全国水生态文明城市。推动节能技改、清洁生产，单位GDP能耗持续下降，万元工业增加值用水量比五年前下降36%。建成区绿化覆盖率达43%，人均公园绿地面积19.5平方米，形成了5分钟休闲绿地和10分钟休闲圈。成功创建国家园林城市和全国绿化模范城市。投资贸易首选区特色优势基本确立。全面推进相对集中行政许可权改革，60%的事项实现“一枚印章管审批”。“放管服”改革不断深化，网上办事大厅、掌上办事大厅上线运行，工程建设项目全部实现网上并联审批。商事登记实现“二十证合一”，不动产统一登记制度改革等任务全面完成，市场主体由3.2万户增至5.2万户。认真落实国家、自治区减税降费政策，新增减税降费54.3亿元，帮助企业转续贷95.2亿元。开放合作持续扩大，与30个“一带一路”沿线国家建立贸易往来，外贸进出口总额比5年前增长1.5倍。