Navnet går tilbage til en gård på samme sted. Stedet var opkaldt efter gårdens første kendte ejer Ketel (Kilseng ≈ Ketels eng). Stednavnet blev allerede nævnt i 1500-tallet. I 1700-tallet blev gården, der før var direkte knyttet til Flensbog by, lagt under Husby Herreds jurisdiktion. Senere indgik gården i den lille landkommune Jørgensgaard og stedet udviklede sig efterhånden til et attraktivt udflugtsmål for velhavende borgere fra Flensborg. I 1900 blev Jørgensgaard og Kilseng endelig indlemmet i Flensborg.
I 1880erne blev Kilseng Bugt delvis opfyldt. Senere udbyggedes frihavnen tæt på stedet. I 1930erne fulgte marinehavnen, hvilket betød enden på både gården og gæstgiveriet. Kilsengs hollandske vindmølle fra 1700-tallet var allerede nedrevet i 1900. I dag minder kun gadenavnet om den nu forsvundne gård. Af de historiske bygninger er der intet tilbage.
Den 14. juni 1945 kom det til en stor eksplosion på havnen i Kilseng, hvilket kostede omkring 60 mennesker livet.
Litteratur
Die Kunstdenkmäler des Landes Schleswig-Holstein: Stadt Flensburg. Bearbeitet von Ludwig Rohling. Deutscher Kunstverlag 1955.
Gerret Liebing Schlaber: Fra opland til bydele. Flensborgs bymark og de indlemmede landsbyer i foto og tekst ca. 1860-1930. Vom Land zum Stadtteil. Flensburgs Stadtfeld und die eingemeindeten Dörfer in Bild und Wort ca. 1860-1930. Flensborg 2009. ISBN978-87-89178-73-8