記録上は、天平3年（731年）の日付（実際は平安時代前期頃の成立か）の『住吉大社司解（住吉大社神代記）』に「糟屋郡阿曇社三前」や「志賀社」として記載が見える。また『新抄格勅符抄』 では、大同元年（806年）時点で「阿曇神」に神封（寄進された封戸）として8戸があったと見える。国史によると、天安3年（859年）に「志賀海神」の神階が従五位上に、元慶4年（880年）に「賀津万神」（仲津宮に比定）が従五位下に昇叙されている。延長5年（927年）成立の『延喜式』神名帳では、筑前国糟屋郡に「志加海神社三座 並名神大」と記載され、名神大社に列している。志賀海神社に関するそのほかの平安・鎌倉期の史料は数少なく、『小右記』 に万寿3年（1026年）に志賀海神社社司が入宋し、翌年に帰国したという記録が見える程度である。鎌倉時代、元寇の際には志賀島は戦場となったが、志賀海神社境内は『蒙古襲来絵詞』に「志賀島大明神」の名称で記載されている。南北朝時代以降、志賀海神社は武家の支配を強く受けた。応仁3年（1469年）には少弐頼忠が対馬東月寺の住持に志賀島宮司職が安堵されており、その後は大内氏から庇護を受けた。また志賀海神社では、明に渡航する前に航海の無事が祈願されていた。近世には、筑前国を治めた小早川氏・黒田氏の庇護を受けた。慶長5年（1600年）に入国した黒田長政により、神殿・拝殿・楼門等が造営されたという。また、文化14年（1817年）の社領は50石であった。明治5年（1872年）、近代社格制度において村社に列し、大正15年（1926年）に官幣小社に昇格した。
創建は不詳。社伝では、古くは志賀島の北側、勝馬浜において表津宮（うわつぐう）・仲津宮（なかつぐう）・沖津宮（おきつぐう）の3宮から成っていたが、阿曇磯良（あずみのいそら：阿曇氏祖）により、そのうち表津宮が志賀島南側に遷座して現境内となったという。仲津宮・沖津宮は現在は摂社となっている。その阿曇磯良は、神功皇后の新羅出征において舵取りを務めたとも伝えられる。古代の九州北部では、海人を司る阿曇氏（安曇氏）が海上を支配したとされる。志賀島は海上交通の要衝であり、その志賀島と海の中道を含めた一帯 が阿曇氏の本拠地であったとされており、志賀海神社は阿曇氏の中心地であったと考えられている。現在も志賀島の全域は神域とされ、現在の神主家も阿曇氏の後裔を称している。なお阿曇氏の活動は日本全国に展開したといわれ、長野県安曇野市、石川県羽咋郡志賀町、滋賀県安曇川、愛知県渥美半島といった「しか」・「あつみ」という地名は、その遺称地と伝えられる。また志賀島は金印（漢委奴国王印）が出土したことで知られるが、当地で奴国の印が出土した理由は明らかではなく、阿曇氏ひいてはその氏神たる志賀海神社と奴国の関わりを推測する説もある。
もともとの計画では2隻の船で航海する予定だった。もう1つの船は Speedwell というやや小型の船で、オランダのデルフスハーヴェンからピルグリムの何人かをサウサンプトンまで運んだ。2隻の船は1620年8月15日（8月5日）にサウサンプトンを出港したが、Speedwell は水漏れがひどくなり8月27日（8月17日）にダートマスで修理することになった。修理を終えて再び大西洋に向けて出航したが、Speedwell で再び水漏れが発生してプリマスに戻ることになった。しかし、Speedwell を調べてもどこにも問題は見つからなかった。ピルグリムらは、同船の乗組員が1年近くに及ぶ航海の契約から免れようと破壊活動したのではないかと考えた。結局、66日間の航海はメイフラワー号単独で行われ、9月16日（9月6日）にプリマスの Mayflower Steps あたりから出港した。2隻で予定されていた航海が1隻になったため、乗組員と102名の乗客は荷物のスペースが非常に制限されることになった。メイフラワー号はコーンウォールのニューリンに寄港して水を補給している。船内ではネズミ狩りの為アメリカン・ショートヘアを飼育していた。目的地は北バージニアのハドソン川河口付近だった。しかし船は荒天でコースを外れ、目的地のバージニア入植地よりずっと北方に向かってしまった。出発が遅れたため、彼らがケープコッドに到達したときにはニューイングランドの厳しい冬が始まっていた。ケープコッドの南東の角を回って入植を許された土地まで行くのは危険だったため、入植者らは本来の目的地に到達できなくなった。法秩序の確立と入植者間で増大しつつあった紛争を鎮めるため、メイフラワー号がケープコッドの先端に錨をおろした11月21日（11月11日）以降に、船上で社会契約説に基づくメイフラワー誓約を結んだ。入植者らは最初に錨をおろした場所で上陸して雪で覆われた周辺を探検し、アメリカ先住民の無人の村を発見した。彼らが人工的な塚を掘り起こしてみると、一部はトウモロコシを保存してあったが、他は墓だった。Nathaniel Philbrick によれば、彼らがトウモロコシを盗み墓を暴いて冒涜したことから、先住民との軋轢が生じたという。さらに Philbrick は、彼らが数週間かけてプロビンスタウンから海岸沿いに南下してイーストハム付近まで探検し、先住民の貯蔵していたものを略奪したとしている。1620年12月、アメリカ先住民であるノーセット族との友好的とは言えない遭遇（その場所は今では First Encounter Beach と呼ばれている）を経て、彼らが湾の対岸のプリマスへ移ることを決めた経緯が Philbrick によって描かれている。一方ブラッドフォードの History of Plymouth Plantation によれば、かれらはトウモロコシを見せるために少しだけ船に持ち帰ったとしている。その後、必要な穀物を別の貯蔵穴から頂戴し、6カ月後に先住民に代価を支払ったとき、彼らは喜んでそれを受け取ったと記している。冬の間、乗客らはメイフラワー号の船内で過ごし、壊血病、肺炎、結核などの病気が発生した。その冬を生き延びたのは約半数の53人で、乗組員も約半数が死んだ。春になると彼らは海岸に小屋を建て、1621年3月31日（3月21日）に入植者らはメイフラワー号を離れた。1621年4月15日（4月5日）、メイフラワー号はプリマスからイングランドへと出航、5月16日（5月6日）に到着した。