清属金州厅旅安社。
沙俄侵占时，属关东州旅顺行政区。
日本侵略者侵占时期，属旅顺民政署水师营会，辖7屯。
民国三十五年（1946年），成立旅顺市中心区公所龙头分所。
1949年，中心区公所改旅顺市中心区人民政府，原龙头区分所辖7村公所改村人民政府。
1951年4月，中心区改名第五区时，属第五区。
1954年10月，第五区人民政府又改为中心区公所，属中心区公所。
1956年4月，撤区划乡，旅顺第五区划为水师营、龙头2乡，龙头乡属旅顺市人民委员会。
1957年龙头、水师营2乡合并为水师营乡，属水师营乡。
1958年9月，乡改社，属水师营公社。
1961年11月，以大八里村以西为界，从水师营公社划出，成立龙头公社，属旅顺口区。
1983年，社改乡，成立龙头乡，属旅顺口区。
1985年，乡改镇，成立龙头镇，属旅顺口区。
1997年9月，原徐家行政村的王家甸子、丛家村并入龙头行政村；徐家村、丘家岭并入东北山行政村。
1998年，原五间房行政村并入王家行政村。
2003年9月，大连市奶牛场区域面积划归龙头镇（除其区域面积划归龙头镇外，其他事项不属龙头镇）。
2005年11月，镇改街，成立龙头街道。
2019年12月，将龙王塘街道盐厂新村、郭家沟村调整至龙头街道管理。
调整后，龙头街道地域范围北与长城街道、三涧堡街道接壤，南临黄海，东与龙王塘街道毗邻，西与水师营街道相接，西南与合并后的登峰街道、得胜街道相连。
将原龙头街道大连奶牛场划转至龙王塘街道管辖，继续由大连高新技术产业园区管委会代管。