Gegründet wurde das Unternehmen als „Maschinenbauanstalt und Schiffswerft“ 1850 in Rostock. Bereits ein Jahr später konnte das erste Schiff namens „Erbgroßherzog Friedrich Franz“ vom Stapel laufen. Dieses war das erste von zwei Schraubendampfern, die für den Linienverkehr zwischen Rostock und St. Petersburg eingesetzt werden sollten.
1890 fand eine Umbenennung in „Neptun Schiffswerft und Maschinenfabrik Aktiengesellschaft“ statt. Seither wurden über 1500 Schiffbauten, -reparaturen sowie –umbauten für internationale Reedereien erfolgreich fertig gestellt.
Nach der Wiedervereinigung Deutschlands änderten sich die Rahmenbedingungen: Die Neptun Werft konzentrierte sich nun auf die Reparatur und die Modernisierung von Schiffen - ebenso wie auf die Zulieferung von schiffbaulichen Komponenten, den Stahlwasserbau und die Einrichtungen von RoRo-Schiffen.
Seit 1997 gehört das Unternehmen zur Meyer Neptun Gruppe. Die Schiffbauer aus Rostock -Warnemünde haben sich mit diesem Schritt auf den Neubau von Flusskreuzfahrtschiffen konzentriert. Seit 2001 verlassen nun wieder Neubauten die Werftanlagen in Mecklenburg-Vorpommern. Der Bau von Flusskreuzfahrtschiffen und Sektionen gehört mittlerweile zum festen Programm der Neptun Werft.