Viimsi poolsaare vanimad arheoloogilised leiud pärinevad 3. ja 4. sajandist. Need tulid päevavalgele 1990 muinaskalmete väljakaevamistel Pärnamäel, kus avastati üle 200 muinasleiu.

Vanimad kirjalikud teated Viimsi kohta on “Taani hindamisraamatus” 1241. Esmakordselt märgitakse seal nn. Suures Eestimaa nimistus Revala kihelkonna, Jõelähtme kirikuringkonnas seitsmeadramaalist küla – Uainra (häälda Vianra, Viama).

1219 ristiti külaelanikud Taani vallutajate poolt.

Haabneemet on esimest korda mainitud 1271 (Apones), Miidurannat 1588 (Mitorannes). Haabneeme asutati rootslaste vallutusretkede ja sisserände tulemusel. Keskajal asustasid Haabneemet rootslased, kellel oli seal väike mõis (Habbinem) ja kindlus.

Viimsi mõisa rajas Pirita klooster 1471. Liivimaa Ordu eraldas (müüs) Pirita kloostrile oma Tallinna linnuse peamised valdused Viimsi poolsaarel ning klooster rajas Viimsi põlisküla maadele mõisa. Pärast kloostri hävitamist 1577 kuulus mõis Rootsi kroonule, alates 1629 Tallinna bürgermeistrile Otto Derenhtalile. 1882 ostis Felix Schottländer Viimsi mõisa ühes Aegna saarega parun Maydellilt.

Viimsi vald asutati Viimsi rahva tahtel Viimsi valla asutamiskoosolekul 26. jaanuaril 1919 ja EV Ajutise Valitsuse loal. Valla kooseisu arvati ka Leppneeme, Tammneeme ja Pirita küla. Valla piires elas 1258 elanikku.

Viimsi vald eraldati 1919 Nehatu vallast ja kaotati 1939 seoses Iru valla moodustamisega. Hilisem Viimsi külanõukogu sai omavalitsusliku valla staatuse 1990. aasta detsembris. 20. detsembril1990 taastati valla omavalitsuslikud õigused.

Pirita küla liideti 7. jaanuaril 1923 Tallinnaga (211 ha ja 170 elanikuga).

Viimsi külanõukogu sai 20. detsembril 1990 esimesena Harjumaal taas valla õigused ja staatuse.

Viimsi valla sõprusvallad on Ylivieska Soomes ja Täby vald Rootsis.

Viimsi mõisas tegutseb tänapäeval Eesti Sõjamuuseum – kindral Laidoneri Muuseum.