Mūsdienu Tārgales pagasta teritorijā vēsturiski atradās Tārgales muiža (Gut Tergeln, Tārgale).
Pirmo reizi rakstos Tārgale (Thargolae) kā kiligundakuršu ķēniņa LamekinaVentavas zemē pieminēta 1230. gadā. 1253. gadā pēc Kurzemes sadalīšanas Tārgali ieguva Livonijas ordenis. 19. gs. otrajā pusē izveidojās Sarkanmuižas pagasts (Rothof). 20. gadsimta 20. gados Ventspilij pievienoja vairākus ciemus gar Kuldīgas ceļu un Pārventā (Lībciemu, Dzirtniekciemu). 1935. gadā Sarkanmuižas pagasta platība bija 308,2 km². 1939. gadā to pārdēvēja par Ventas pagastu.[4] 1945. gadā Ventas pagastā izveidoja Liepenes, Tārgales un Ventasciema padomes. 1954. gadā Liepenes ciemu pievienoja Ventas ciemam. 1961. gadā daļu, bet 1966. gadā, kad Ventas ciemu likvidēja, tā lielāko daļu pievienoja Tārgales ciemam. 1990. gadā Tārgales ciemu reorganizēja par pagastu. 1996. gadā Ventspilij pievienoja Maurciema apkaimi.[5] 2009. gadā pagastu kā administratīvo teritoriju iekļāva Ventspils novadā.