2000年2月21日，作为广州地铁2号线首个站点的海珠广场站动工；同年3月30日，海珠广场站封顶。

2002年12月29日，海珠广场站随广州地铁2号线首通段（三元里站-晓港站）开通而投用。

2010年11月12日，为配合广州亚运会开幕式交通管制，海珠广场站于16时至21时封闭，停止对外运营，地铁不停站通过。

2013年12月28日，广州地铁6号线接入海珠广场站。

2019年5月28日，海珠广场站启动公共卫生间改造施工。同年9月30日，受10月1日早举办海珠广场活动影响，海珠广场站于9月30日23:59至运营结束、10月1日从运营开始至07:30停止对外服务，2号线、6号线列车在海珠广场站双向不停站通过。