史前时期，龙子湖区地域为淮夷族聚居区。
秦王朝建立后实行郡县制，龙子湖区地域属九江郡曲阳、钟离等县分领。
至南宋宝祐五年（1257），龙子湖区地域属濠州钟离县。
元至元二十八年（1291）撤销怀远军，改荆山县为怀远县，龙子湖区地域属钟离县。
明洪武年间，钟离县先后改为中立县、临淮县，增设凤阳县；龙子湖区地域属凤阳县。
清同治二年（1863），划凤阳县马村沟以西、怀远县席家沟以东、灵璧县后楼为蚌埠独立行政区，置三县司，直属安徽省凤阳府。
1912年中华民国成立，废凤阳府，怀远县、五河县直属安徽省，后属安徽省淮泗道。
龙子湖区地域划属凤阳县。
1927年，正式废道，凤阳县直属安徽省。
1929年初，蚌埠成立市政筹备处，翌年撤销，仍属凤阳县。
1947年1月蚌埠建市，设东安、国庆、中山、西市、小蚌埠5个区公所，1949年东安、国庆两区合并为国安区，9月改为区公所。
1950年3月，撤销国安区区公所和区公安分局。
1951年8月，恢复国安区人民政府建制，国安区改称东市区，原行政组改称居民委员会。
1956年5月，撤销区人民政府，成立区人民委员会。
1957年5月，东市区人民政府更名为东市区人民委员会；1960年6月，全面实行城市成立龙湖人民公社，1963年，恢复东市区人民委员会。
1980年7月，设立区人大常委会机构，成立新一届区人民政府。
是年8月，取消革命委员会，成立东市区人民政府。
2004年1月，蚌埠市对行政区划作重大调整，东市区更名为龙子湖区。
原中市区延安街道以及李楼乡及长淮卫镇划入龙子湖区。
2024年9月，完成社区规模调整工作，由2007年的36个社区调整合并为25个。