今汉阳区境域（简称境域）在夏代属土著三苗部族（后被禹征服），西周时属郧国，郧国灭后属楚国。
秦始皇统一中国后，将原楚国领地设置的8个郡改为4个郡。
此时，境域属南郡。
汉高祖五年（前202），南郡置江夏郡，并置沙羡县，隶属江夏郡。
东汉建武元年（25）置沌阳县，所辖大致相当于后来汉阳县范围，为汉阳首置县。
建安元年（196）设石阳县治于却月城，为今汉阳区境内最早正式成立的县治。
建安十三年（208），魏、蜀、吴赤壁大战后，江夏郡为魏、吴分据，境域属吴江夏郡。
魏黄初二年（221），魏并江北，置郢州，定县名为石阳，重治却月城。
此时，吴已废沙羡县。
境域属郢州江夏郡石阳县。
吴嘉禾元年（232），吴国占据大别山后将其更名为鲁山，重建鲁山城（原江夏城）；吴嘉禾四年，置鲁山县，县治鲁山城。
晋太康元年（280）复置沙羡县，先治于夏口城，后治于重建的却月城。
不久改沙羡名沙阳，移治于沙阳湖，隶属武昌郡；将郢州并入荆州，原魏、吴分据的江夏郡重新合二为一；将石阳县改为曲阳县。
此时，境域属荆州江夏郡曲阳县。
西晋永兴二年（305），改曲阳为曲陵（三国时却月城的别称），境域属荆州江夏郡曲陵县。
东晋建武元年（317），改曲陵为沙羡，境域属荆州江夏郡沙羡县。
南北朝时期，宋孝建元年（454）废荆州，置郢州，境域属郢州江夏郡沙羡县（汝南侯国寓此）；大明元年（457），沙羡并入安陆，境域属郢州江夏郡安陆县；元徽四年（476），废郢州，境域置度司州，属度司州江夏郡安陆县。
齐建元元年（479），废度司州，复置郢州，境域属郢州江夏郡安陆县。
梁天监元年（502），改江夏郡为梁安郡，境域属郢州梁安郡安陆县。
陈永定元年（557），梁安郡改为江夏郡；天嘉元年（560），安陆、滠阳、汝南并入沌阳，境域属郢州江夏郡沌阳县。
隋开皇元年（581），在大江北设置沔阳郡，境域属郢州沔阳郡沌阳县。
开皇九年，废诸郡，以州统县，废沔阳郡，改为沔州，境域属沔州沌阳县。
开皇十七年，改沌阳县为汉津县，境域属沔州汉津县。
大业元年（605），改沔州为复州；大业二年，改汉津县为汉阳县，境域属复州汉阳县。
从此，汉阳作为县名载入历史文献。
直到民国中期，今汉阳境域一直属于汉阳县。
唐武德元年（618），改复州为沔州，境域随汉阳县属沔州。
武德四年置沔阳郡，境域随汉阳县属沔州沔阳郡。
贞观元年（627），全国分为10道，境域随汉阳县属淮南道沔州。
开元二十一年（733），全国分为15道，境域属淮南西道沔州汉阳县。
天宝元年（742）改沔州为汉阳郡；乾元元年（758）又改汉阳郡为沔州。
建中二年（781），改沔州为汉阳郡，境域属淮南西道汉阳郡汉阳县。
建中四年，废汉阳郡，复置沔州。
宝历二年（826），坐镇鄂州（今武汉市武昌）的鄂岳节度使牛增儒，以大江两岸设立两个相对独立的州级行政机构是重床叠屋的弊政为由，奏请朝廷准予取消沔州设置，将其所属汉阳、汉川两县划归鄂州统一管辖，区境随汉阳县隶属江南东道安城郡鄂州。
五代十国后梁时期，境域属江南东道鄂州汉阳郡汉阳县。
后唐天成二年（927），改汉阳郡为武清军，隶属鄂州。
境域属鄂州武清军汉阳县，并虽汉阳县一起曾属吴。
后晋天福二年（937），南唐立国，境域曾随汉阳县一起归属南唐。
南唐改武清军为武昌军。
后周显德五年（958），汉阳城为后周防御南唐的重要军事基地。
败南唐、平淮南后，设汉阳军，为独立建制，不隶属于州，据有长江以北大片土地。
宋初，在湖北地区设荆湖北路。
路高于府、州、军地方行政机构，其管辖范围大于唐代的州。
建隆元年（960），境域属荆湖北路汉阳军汉阳县。
淳化四年（933），分全国为15路，境域隶属关系未变。
熙宁四年（1071），废汉阳军为汉阳县，隶属于鄂州，改汉川县（以前汉川改称义川，太平兴国二年改称汉川）为汉川镇。
境域属荆湖北路鄂州汉阳县。
元祐元年（1086），复设汉阳军，隶属关系恢复到建隆元年。
绍兴五年（1135），废汉阳军，汉阳县直属于荆湖北路；绍兴七年（1137），又恢复汉阳军建制，下辖汉阳、汉川两县。
元代，除京师附近地区直隶于中书省外，还于河南、江浙、湖广、辽阳、甘肃、岭北、云南等地设11个行中书省，简称十一行省，置宰相、平章等官总揽地区政务，为地方最高行政建制，管理范围大于宋代的路。
至元十四年（1277），升汉阳军为汉阳府（散府），仍辖汉阳、汉川2县。
至元十八年，境域属湖广行中书省宣慰司汉阳府汉阳县。
明代，废除行中书省，在全国分块设置13个承宣布政使司（相当于省）。
洪武元年（1368），境域属湖广布政司汉阳府汉阳县。
洪武九年，撤汉阳府，降汉阳州，隶属武昌府。
境域属湖广布政使司武昌府汉阳县。
洪武十三年（1380）5月，复设汉阳府，废汉阳州，下辖汉阳、汉川2县。
不久，境域改属河南布政使司汉阳府汉阳县。
洪武二十四年6月，汉阳府汉阳县从河南布政使司还归，隶属于湖广布政使司。
成化初（1465-1470），汉水改道，仍称汉阳。
清初，全国设18个布政司（后增至22个），康熙三年（1664），所置湖北布政司下辖8府，其中汉阳府下辖1州4县。
此时，境域属湖北布政司汉阳府汉阳县。
汉口为汉阳县的镇，设巡检司机构。
光绪二十四年（1898），湖广总督张之洞以“汉阳县所属之汉口镇，地当冲要，交涉繁据”为由，奏请朝廷将汉夏分治。
次年获准，将汉口镇改为夏口厅，直属汉阳府，划汉水以北地归夏口厅管辖。
境域仍属汉阳县未变。
民国元年（1912），废汉阳府。
不久，“道”这一级省与府之间的监督机构设置也被废除。
境域属湖北省汉阳县。
民国十六年4月14日，湖北省政府成立，4月16日，由夏口厅改为的汉口市和由江夏县改为的武昌市以及汉阳城区，合并成立武汉市，武汉市成为国民政府的京兆区（首都）。
民国十八年4月至6月，武汉市为特别市。
同年7月至次年6月，汉口为特别市。
民国十九年4月，汉阳城区回归汉阳县。
民国十八年7月至民国二十五年12月（1929年7月至1936年12月），武昌市为省会区。
其间，境域先属湖北省汉阳县，再属武汉市（特别市）、民国政府京兆区，最后归属湖北省汉阳县。
民国二十一年，湖北共设8个行政督察区（专员公署），境域属湖北省第六行政督察区（蒲圻专员公署）汉阳县；民国二十三年后，改属湖北省第一行政督察区（咸宁专员公署）。
民国二十六年，武昌（省会区）与汉阳城区合并为武汉市，境域属湖北省武昌市。
次年10月，日军攻占武汉，占领三镇后，成立伪武汉市政府，汉阳城先后设立伪武汉市政府汉阳办事处、伪汉阳县政府。
民国汉阳县政府撤离五里墩，不久迁至永安堡，次年2月迁侏儒山。
1945年8月日军投降，9月，汉阳城区划入武昌市政筹备处，与省会区武昌再次合并，成立武昌市。
1946年7月，汉阳城区回归汉阳县，隶属湖北省第三行政督察区（沔阳专员公署）。
1949年5月17日，中国人民解放军进驻汉阳城，汉阳县全境解放。
同年24日，汉阳县城区及城周郊区划归武汉市（中央直辖市），与汉阳县分治。
6月1日，成立武汉市汉阳中心区。
1950年1月12日，改汉阳中心区为汉阳城区，设区公所，为武汉市人民政府派出机构。
11月25日，撤汉阳区公所，成立武汉市第六区。
1951年7月，汉阳城郊农村从武汉市第六区划属武汉市郊区。
1952年8月，武汉市第六区改称为武汉市汉阳区。
1954年6月，武汉市改为湖北省省直辖，汉阳区隶属湖北省武汉市。
1960年8月，汉阳城郊农村（汉桥公社）划属汉阳区。
1964年8月，汉阳区农村划属武汉市郊区汉桥区。
1985年1月和2月，永丰乡、江堤乡和琴断口街从洪山区划入汉阳区。
此后汉阳区建制未变。