Holmsunds församling bildades den 27 februari 1863 som kapellförsamling genom utbrytning från Umeå landsförsamling.

Kapellförsamlingen omfattade Holmsunds lastageplats och inrättades enligt Kungl. Maj:ts medgivande med egen präst (som tillika var folkskollärare) och kyrka, allt på bekostnad av handelshuset James Dickson i Göteborg. Några territoriella gränser fastställdes ej.

Holmsunds församling ingick 1863-1918 i gemensamt pastorat med Umeå landsförsamling (moderförsamling). Från 1 maj 1918 blev församlingen eget pastorat.

Enligt kungligt brev den 6 juli 1917 blev vissa hemman och lägenheter, omfattade bl.a. det år 1894 bildade Djupvikens municipalsamhälle och Holmsunds sågverk, utbrutna från Umeå socken till att utgöra egen borgerlig kommun och jordebokssocken från 1 januari 1918 samt egen församling och eget pastorat från 1 maj 1918 under benämningen Holmsund.

Enligt kungligt beslut 20 mars 1931 överflyttades från Holmsunds socken till Umeå stad vid 1932 års ingång ett område, huvudsakligen omfattande lägenheten Lövön 1:268 och Holmen Stormskär.

Av Djupviks municipalsamhälle och ett annat område inom Holmsunds socken inrättades enligt kungligt beslut 3 februari 1933 Holmsunds municipalsamhälle. Detta omfattade Lövöns ursprungliga skifteslag med undantag för det med Umeå stad enligt kungligt beslut 20 mars 1931 införlivade området.

Av Obbola Skifteslag, omfattande hela den del av Holmsunds socken, som inte ingick i Holmsunds municipalsamhälle, bildades enligt kungligt beslut 22 september 1939 Obbola municipalsamhälle.

Holmsunds och Obbola municipalsamhällen upphörde år 1947 genom tillkomsten av Holmsunds köping, som omfattade hela Holmsunds socken.

Enligt Kungl Maj:ts förordnade utbröts den 1 januari 1971 ur Umeå stadsförsamling till en egen församling, benämnd Ålidhems församling, det inom Holmsunds församling belägna området för Umeå uthamn.

Enligt regeringen beslut överfördes den 1 januari 1980 till Holmsunds församling från Ålidshems församling Umeå hamn samt till Holmsunds församling från Umeå landsförsamling Holmsjöområdet.