2012年2月，南通濱海園區成立。南通市委、市政府從市級機關抽調人員，與原通州區三余鎮、通州區濱海園區、如東縣大豫鎮部分幹部組成南通濱海園區開發建設指揮部。
2012年6月6日，南通沿海開發集團正式投入運營。南通沿海開發集團是由市政府授權市國資委履行出資人職責的市屬壹類企業，註冊資本達30億元，組建後主要從事投資和資產管理，參與通州灣的規劃研究、招商引資，項目投入、基礎設施建設等工作。
2012年6月6日，南通濱海園區港口發展有限公司揭牌成立。港發公司註冊資本5億元。其經營範圍主要包括南通濱海園區範圍內的灘塗圍墾、港口碼頭等基礎設施配套設施建設，港口岸線經營，貨物裝卸、物流、貿易經營等。該公司除了南通沿海開發集團公司、濱海園區控股公司兩家國企股東外，還引進了南通壹德實業公司、江蘇韓通集團公司兩家大型民營企業參股投資。
2012年8月1日，南通濱海園區腰沙圍墾壹期通道工程正式啟動，標誌著通州灣大規模開發建設進入實質性階段。該工程位於通州灣遙望港閘與東安新閘之間，南為三夾沙圍墾區，北為冷家沙邊灘，總長度約9500米，施工面積50公頃，工程造價約4億元，預計明年6月底結束。
2012年8月8日，南通市人民政府與中國華電集團公司戰略合作協議簽約暨南通濱海園區通州灣項目籌備處揭牌儀式在江蘇省南通市舉行。中國華電集團公司副總經理陳飛虎、南通市市長張國華出席儀式並講話。
2012年9月12日，南通濱海園區醫院開工，總投資20億元，濱海園區醫院是園區內 首個社會事業項目，建成後將大大提升濱海園區及周邊區域百姓醫療服務水平。
2012年12月21日，南通市政府與中國華電集團公司簽署投資意向書，就華電在南通濱海園區投資建設2x1000MW超超臨界清潔高效燃煤發電機組電力能源、燃機檢修中心項目達成協議。華電通州灣電力能源和燃機檢修中心項目分別占地1500畝和100畝，總投資321.5億元人民幣，壹期投資81.2億元人民幣。電力能源項目位於腰沙圍墾區，壹期投資80億元，計劃在2015年2月開工建設；燃機檢修中心項目位於啟動南區春江路北，南海路東側，壹期投資1.2億元，於2013年5月開工建設。
2013年6月24日，喬治海茵茨（江蘇）飛機制造有限公司於在南通濱海園區組裝的首架CH801HD型飛機成功試飛，25日又完成了CH750HD試飛成功。此次完成試飛成功的壹***兩架兩個型號，分別為CH801HD，CH750HD，該項目總投資為5000萬元，組裝的飛機能在60米以內滑跑起降，這標誌著中國制造量產超短距飛機正式起飛。
2013年9月5日，中節能與南通濱海園區簽署合作協議。此次雙方就遙望港以北、334省道以南現有的風力發電場約1.2萬畝的區域內，建設上有風力發電、中有光伏發電、下有水產養殖的風光漁業互補類型光伏發電項目，為園區的大開發、大發展作出貢獻。此太陽能發現項目電場裝機容量為400兆瓦，總投資約35億元人民幣。項目分三期建設，2014年年底前壹期項目100兆瓦完成建設及並網。
2013年10月22日，總投資1.3億元人民幣的通州灣電子商務城項目與園區正式簽約，該項目主要功能為電子商務、倉儲物流、營銷策劃、電商咨詢與服務等。
2013年11月22日，科教城項目壹期工程於正式動工。壹期工程包括：教學區5幢教學樓，1幢信息行政中心樓，壹幢科技創業園大樓；***享生活區9幢宿舍樓，1棟商業餐飲中心；綠化、景觀、操場、能源中心等配套設施。其中兩幢教學樓，三幢宿舍樓，食堂與商場等配套設施工程將於年9月竣工交付。
2014年1月12日，林達集團董事長李曉林與園區管委會主任羌毅正式簽訂合作協議，江海外語文化生態體驗城成功落戶園區。江海外語文化生態體驗城項目占地1500畝，總投資100億元。體驗城是集外語教育、旅遊觀光、商業物流、影視傳媒“四位壹體”的特色之城。
2014年4月8日，通州灣時代金融廣場項目開工，投資5億元，占地面積57畝，建設面積76000平方米，功能定位涵蓋銀行、保險、證券、投資、律師、審計、會計、評估的總部和營業部等各式服務機構，以及政府金融監管機構、政府監管培訓機構，服務於園區金融事業的各種商務、會議、住宿、娛樂、休閑、餐飲等綜合配套服務及設施，預計項目在2015年5月份能夠初步投運。
2014年5月23日，三夾沙臨港工業區區域建設用海規劃海域使用論證報告書通過專家評審。
2014年6月，園區與上海中老年現代生活（國際）博覽會組委會簽署戰略合作協議，正式拉開了園區中老年現代生活服務產業發展的序幕，戰略合作協議約定合作雙方將在中老年現代生活服務的職業培訓、康復醫療、現代農業生態養老社區、久齡網研發中心等項目加強協作，利用各自優勢形成互動***享。
2014年7月7日，市政府與上海海事大學簽訂戰略合作協議，在港口、航運等領域開展深入交流合作，進壹步提升南通江海資源科學高效開發水平。標誌著由南通著名實業家張謇創辦的上海海事大學正式落戶通州灣科教城。
2014年7月16日，州永邦投資有限公司與園區簽署了南通濱海園區現代制造業產業園投資及建設合作框架協議，該協議的簽署標誌著園區現代制造業產業園正式啟動。
2014年7月，由江蘇省可再生能源行業協會牽頭，南通濱海園區管委會主辦的通州灣海上新能源裝備產業聯盟在通州灣海上新能源裝備產業園正式成立。該產業聯盟由華能國際電力股份有限公司、江蘇海上龍源風力發電有限公司、遠景能源有限公司、江蘇道達海上風電工程科技有限公司、國電聯合動力技術有限公司、中國廣核集團和華電重工集團***同發起，與通州灣新區***建高端裝備制造業聯合體，形成示範效應明顯、創新能力較強、產業鏈完善的海上新能源裝備產業園。
2014年8月28日，通州灣創業創新高校合作聯盟成立大會在南通濱海園區成功召開，通州灣創業創新高校合作聯盟在南通濱海園區正式揭牌。
2014年9月25日，國務院正式發布的《關於依托黃金水道推動長江經濟帶發展的指導意見》中明確提出：“推進通州灣江海聯動開發”。
2015年3月12日，國家發改委復函江蘇省政府同意設立通州灣江海聯動開發示範區。努力把示範區建成長江經濟帶北翼橋頭堡、江海聯動現代物流集聚區、江海產業聯動發展先導區、陸海統籌綜合配套改革先行區。
2015年5月，江蘇省委、省政府貫徹落實《絲綢之路經濟帶和21世紀海上絲綢之路建設戰略規劃》的實施方案中明確提出“推進南通建設通州灣江海聯動開發示範區，建設通州灣江海聯動國際物流中心和國際產業合作區”。