可海南岛偏偏是当时中国境内几乎最穷的地方之一：在传统的小农社会状态下海南岛这种孤悬海外的岛屿在开发程度上是相当之低的，以致于长期被朝廷当成是用来流放囚徒的地方。张之洞为改变海南这种贫穷落后的面貌就下令在岛上修建了十二条大路。这些道路大大便利岛内的商业交流。张之洞在推进海南的防务建设和经济建设的过程中感觉到海南的行政区划设置阻碍了海南的进一步发展。

由于海南隶属于广东，所以很多建设要由广东方面进行规划。这不利于海南根据当地的实际情况来开展经济建设。在军事上海南的军队归属广东节制，而这在战时将严重制约海南当地驻军的作战部署。张之洞在深思熟虑之后建议朝廷效仿台湾的先例在海南设省。然而这时清政府已处于风雨飘摇之中，所以对像海南设省这类事实在是没兴趣也没精力去操作。

这时的海南没能像台湾一样设省，不过后来清政府还是对海南的行政建制进行了一些小的调整。光绪三十一年（1905年）归属琼州府的崖州（治今三亚市崖州区）升为直隶州，领4县：感恩（治今东方市南）、昌化（治今昌江黎族自治县西）、陵水（治今陵水黎族自治县）、万州（治今万宁市）。光绪三十一年万州被降为县。至此清代在海南设琼州府下辖3州10县（史称“十三州县”）。

辛亥革命后海南岛的建置仍沿袭清制置琼崖道下辖13县：琼山、澄迈、定安、文昌、琼东（即清代会同）、乐会、儋县（1912年儋州改县）、临高、万宁（1914年万州改万宁县）、昌江（因与浙江省昌化县同名，1914年改名昌江）、陵水、感恩、崖县（1920年崖州改称崖县）。1912年9月孙中山在北京参加广东旅京同乡会的一次活动时明确提出海南该脱离广东独立建省。