追溯现在美丽的蓬莱水城可以发现，最早这里其实只是一处半封闭的呈口袋状的天然海湾。这处天然港湾位于东经120°42′，北纬37°48′，其地理位置十分险要。临海与朝鲜、日本遥遥相对，北接庙岛群岛构成海上链锁，与辽东半岛遥相呼应，扼守渤海湾。
　　伴随着时代的变迁，这座天然海湾在历史长河中开始自身的演变。随着地壳运动和冰期交替活动，这处海湾的海平面开始逐渐下降，水域面积逐渐缩小。再加之自然环境的变化，自南向北流入海湾的河流，每年都会携带着大量的泥沙直接注入，这便加快了海湾的淤积过程。而正是因为这些自然的原因促使，才使得这座天然的港湾开始被早期人类加以利用，这便是蓬莱水城的前身，现在一般称之为“登州港湾”，或统称为“古登州港”、“前登州港”。
　　提及登州港的建立，很多人都会想到倭寇，认为登州港是为抗倭而建立，其实这种认识并不全面。登州港正式得名是在唐朝，而唐朝时期倭寇并未出现。在621年，唐政府便在山东半岛设立了登州行政区。登州治所几经变更，707年，由牟平县迁至蓬莱县，“登州港湾”遂正式命名为“登州港”，距今已有1300余年的历史。
　　后期由于自然条件和环境的恶化，港湾面积继续缩小。至明代时期，港湾面积约为唐时海湾面积的三分之一大小。但登州港又是如何从一处天然港湾转变成为了一处军港呢？要了解这段历史，就不得不说宋、辽对峙，1042年，北宋政府为了防御契丹族入侵，便在丹崖山内侧，顺势围以防卫栅栏。由海边向南延伸，又折向东转北，再回到海滨，筑起马蹄形口门朝东的沙堤围子，中间是画河流入的海湾，构成水寨式港口，因港内停泊外形酷似刀鱼的战船而得名为“刀鱼寨”。“刀鱼寨”以军事防御为主要目的，所以这座港湾在向一座正式的军港演变。
　　明时，登州港的军事建设达到了前所未有的程度。明朝时期的日本处于战国时代及德川幕府时期，各处混战，内战中的一些败兵将、海盗商人及破产农民流入海中，屡犯沿海州县。为了能够制止倭寇的骚扰，朱元璋命令登州戒严。1376年，明朝政府在宋代“刀鱼寨”沙堤围子处开始疏浚扩展，环筑土城。1408年，设备倭都司府（水师帅府），称“备倭城”。因城内引入海水，俗称“水城”或“登州水城”。1596年，明朝廷又在土城墙面砌以砖石，在东、西、北三面增筑敌台，增加防御设施。如此一来登州港便正式蜕变成为一处重要的军事港口。清朝初期，对水城进行多次修缮，增加炮台、战船等设施，登州港成为中国北方重要的军事要塞。
　　早在明代，备倭城已俗称“水城”，从目前已知的史料中，“俗名水城”一词，最早可见于明泰昌版《登州府志·地理志》城池部分的记载。而登州港被“蓬莱水城”所取代是在1913年，在那时民国政府取消府、州建置，各地实行省、道、县三级政区制。后来废除了登州府。“登州”作为一级地方行政区划，退出了历史的舞台。“登州港”之名称，也随之被淡忘。从此，“蓬莱水城”替代“登州港”被保留了下来，一直沿用至今。
　　蓬莱水城是我国目前保存较完整、规模较大的古代军事基地，是中华民族宝贵的文化遗产。1982年，与蓬莱阁一起，被国务院公布为全国重点文物保护单位。