《湘潭县志·概述》记：战国时，今荷塘区境域属南楚，境内已开始植莲，居民“饭稻羹鱼”。
三国至唐初，历为建宁县著名驿铺。
唐、宋、元时代，历为湘潭县著名村落。
明清时代，以驿铺逐渐聚落为集镇。
明时属湘潭县一都；清时属三都、清末一度属株洲抚民府（又称株洲厅）；民国初属湘潭县东一区，民国末属株洲乡。
1951年6月株洲建市，划入株洲市。
境内月塘（原铁路地区）、茨菇塘等地域先后辖于城市街道（后更名建宁街道、市区街道）、贺家土街道；太平桥、荷塘、龙州等农村区域辖于郊区。
1952年3月设为明照乡，后相继并入宋家桥乡、郊区人民公社（后更名朱田铺人民公社）、白关人民公社。
1959年1月，蝶屏乡由长沙县划入株洲市郊区。
1959年6月，株洲市以境内晏家湾、荷塘铺、宋家桥一带为行政区域，设荷塘铺区。
区人民委员会驻晏家湾。
1960年7月，成立荷塘铺城市人民公社，与荷塘铺区合署办公。
1969年7月，以原荷塘铺、田心两区和原中心区月塘办事处辖境，设立株洲市东区（县级），辖月塘、茨菇塘、宋家桥、田心4个街道、区政府驻晏家湾。
1984年4月，蝶屏、明照重新划入株洲市郊区，并恢复乡建制，同时析置荷塘铺乡。
1997年5月，株洲市撤东、南、北、郊4个区，以原东区的月塘、茨菇塘、宋家桥3个街道和原郊区的蝶屏、明照、荷塘铺3个乡为主要行政区域，始立荷塘区。
是年8月1日，荷塘区正式成立。
2001年10月，撤蝶屏乡建仙庾镇。
2005年2月，撤荷塘铺乡析置桂花、金山2个街道。
2024年11月，撤明照乡，并入仙庾镇。
2024年9月，将仙庾镇的星星、分路口、金塘、明照、龙洲5个建制村划入宋家桥街道，将仙庾镇的新市、桐梓坪2个建制村划入金山街道。
2024年5月，将宋家桥街道的星星、东园、金塘、明照4个建制村划出，成立明照街道。
2024年年末，荷塘区共辖有7个乡级政区。