2012年1月，南通市委、市政府批准设立南通滨海园区，提出举全市之力开发通州湾，把通州湾作为南通打造“长三角北翼经济中心”的重要增长极，沿海开发的主阵地、主战场。
2012年6月6日，南通沿海开发集团正式投入运营。南通沿海开发集团是由市政府授权市国资委履行出资人职责的市属一类企业，注册资本达30亿元，组建后主要从事投资和资产管理，参与通州湾的规划研究、招商引资，项目投入、基础设施建设等工作。
2012年6月6日，南通滨海园区港口发展有限公司揭牌成立。港发公司注册资本5亿元。其经营范围主要包括南通滨海园区范围内的滩涂围垦、港口码头等基础设施配套设施建设，港口岸线经营，货物装卸、物流、贸易经营等。该公司除了南通沿海开发集团公司、滨海园区控股公司两家国企股东外，还引进了南通一德实业公司、江苏韩通集团公司两家大型民营企业参股投资。
2012年8月1日，南通滨海园区腰沙围垦一期通道工程正式启动，标志着通州湾大规模开发建设进入实质性阶段。该工程位于通州湾遥望港闸与东安新闸之间，南为三夹沙围垦区，北为冷家沙边滩，总长度约9500米，施工面积50公顷，工程造价约4亿元，预计明年6月底结束。
2012年8月8日，南通市人民政府与中国华电集团公司战略合作协议签约暨南通滨海园区通州湾项目筹备处揭牌仪式在江苏省南通市举行。中国华电集团公司副总经理陈飞虎、南通市市长张国华出席仪式并讲话。
2012年12月21日，南通市政府与中国华电集团公司签署投资意向书，就华电在南通滨海园区投资建设2x1000MW超超临界清洁高效燃煤发电机组电力能源、燃机检修中心项目达成协议。华电通州湾电力能源和燃机检修中心项目分别占地1500亩和100亩，总投资321.5亿元人民币，一期投资81.2亿元人民币。电力能源项目位于腰沙围垦区，一期投资80亿元，计划在2015年2月开工建设；燃机检修中心项目位于启动南区春江路北，南海路东侧，一期投资1.2亿元，于2013年5月开工建设。
2013年6月24日，乔治海茵茨（江苏）飞机制造有限公司于在南通滨海园区组装的首架CH801HD型飞机成功试飞，25日又完成了CH750HD试飞成功。此次完成试飞成功的一共两架两个型号，分别为CH801HD，CH750HD，该项目总投资为5000万元，组装的飞机能在60米以内滑跑起降，这标志着中国制造量产超短距飞机正式起飞。
2013年9月5日，中节能与南通滨海园区签署合作协议。此次双方就遥望港以北、334省道以南现有的风力发电场约1.2万亩的区域内，建设上有风力发电、中有光伏发电、下有水产养殖的风光渔业互补类型光伏发电项目，为园区的大开发、大发展作出贡献。此太阳能发现项目电场装机容量为400兆瓦，总投资约35亿元人民币。项目分三期建设，2014年年底前一期项目100兆瓦完成建设及并网。
2013年10月22日，，总投资1.3亿元人民币的通州湾电子商务城项目与园区正式签约，该项目主要功能为电子商务、仓储物流、营销策划、电商咨询与服务等。
2013年11月22日，科教城项目一期工程于正式动工。一期工程包括：教学区5幢教学楼，1幢信息行政中心楼，一幢科技创业园大楼；共享生活区9幢宿舍楼，1栋商业餐饮中心；绿化、景观、操场、能源中心等配套设施。其中两幢教学楼，三幢宿舍楼，食堂与商场等配套设施工程将于年9月竣工交付。
2013年12月，江苏省委、省政府联合下发《南通陆海统筹发展综合配套改革试验区总体方案》（苏发【2013】23号），明确提出：“把通州湾新区作为江苏沿海开发、推进陆海统筹改革试验的核心区和先导区，加快港产城融合发展，打造国家级新区”。
2014年1月12日，林达集团董事长李晓林与园区管委会主任羌毅正式签订合作协议，江海外语文化生态体验城成功落户园区。江海外语文化生态体验城项目占地1500亩，总投资100亿元。体验城是集外语教育、旅游观光、商业物流、影视传媒“四位一体”的特色之城。
2014年4月8日，通州湾时代金融广场项目开工，投资5亿元，占地面积57亩，建设面积76000平方米，功能定位涵盖银行、保险、证券、投资、律师、审计、会计、评估的总部和营业部等各式服务机构，以及政府金融监管机构、政府监管培训机构，服务于园区金融事业的各种商务、会议、住宿、娱乐、休闲、餐饮等综合配套服务及设施，预计项目在2015年5月份能够初步投运。
2014年5月23日，三夹沙临港工业区区域建设用海规划海域使用论证报告书通过专家评审。
2014年6月，园区与上海中老年现代生活（国际）博览会组委会签署战略合作协议，正式拉开了园区中老年现代生活服务产业发展的序幕，战略合作协议约定合作双方将在中老年现代生活服务的职业培训、康复医疗、现代农业生态养老社区、久龄网研发中心等项目加强协作，利用各自优势形成互动共享。
2014年7月7日，市政府与上海海事大学签订战略合作协议，在港口、航运等领域开展深入交流合作，进一步提升南通江海资源科学高效开发水平。标志着由南通著名实业家张謇创办的上海海事大学正式落户通州湾科教城。
2014年7月16日，州永邦投资有限公司与园区签署了南通滨海园区现代制造业产业园投资及建设合作框架协议，该协议的签署标志着园区现代制造业产业园正式启动。
2014年8月28日，通州湾创业创新高校合作联盟成立大会在南通滨海园区成功召开，通州湾创业创新高校合作联盟在南通滨海园区正式揭牌。
2014年9月25日，国务院正式发布的《关于依托黄金水道推动长江经济带发展的指导意见》中明确提出：提升长三角城市群核心竞争力，“加快推进苏南现代化建设示范区、浙江舟山群岛新区、浙江海洋经济发展示范区、皖江承接产业转移示范区、皖南国际文化旅游示范区建设和通州湾江海联动开发”。
2015年3月12日，国家发改委复函江苏省政府：“同意设立通州湾江海联动开发示范区，努力把示范区建成长江经济带北翼桥头堡、江海联动现代物流集聚区、江海产业联动发展先导区、陆海统筹综合配套改革先行区”。2015年5月，江苏省委、省政府在贯彻落实《丝绸之路经济带和21世纪海上丝绸之路建设战略规划》实施方案中明确提出：“推进南通建设通州湾江海联动开发示范区，建设通州湾江海联动国际物流中心和国际产业合作区”；在贯彻落实《国务院关于依托黄金水道推动长江经济带发展的指导意见》实施方案中明确提出：“打造通州湾江海直达运输集散基地、多式联运物流中心，构建临海临港特色产业体系，建设现代化港城”。
2015年5月12日，省政府常务会议讨论并同意《通州湾江海联动开发示范区总体方案》。5月21日，江苏省政府正式批准实施《通州湾江海联动开发示范区总体方案》。
2015年5月28日，十届全国人大常委会副委员长顾秀莲与南通市委书记丁大卫共同为通州湾江海联动开发示范区揭牌。通州湾江海联动开发示范区正式成立！
