战国属燕辽东郡（治襄平，今辽阳市）辖地。
西汉属辽东郡沓氏县。
三国魏改沓氏县为东沓县。
西晋属辽东郡（国）的北丰县（今瓦房店市）。
东晋先后为前燕、前秦、后燕属地，归平州辽东郡管辖。
唐总章元年（668年）以后，属安东都护府积利州（今瓦房店市境内）辖地。
辽属苏州（金州）来苏县管辖。
金代属东京路辽阳府复州化成县。
金贞祐四年（1216年），升化成县为金州。
区境属金州辖地。
元属金复州万户府。
明属金州卫。
清先后为宁海县、金州厅旅安社管辖。
中日甲午战争后，清政府于光绪二十四年（1898年）被迫与沙俄签订《旅大租地条约》、《续订旅大租地条约》，旅大沦为沙俄殖民地。
沙俄当局置关东省。
当时，小平岛、岔沟、营城子属旅顺行政区；革镇堡、辛寨子、柳树屯、臭水子一带属金州行政区。
光绪三十一年（1905年），日俄战争后，日本取代沙俄占领旅大，改关东省为关东州。
今甘井子区域分属关东厅（关东州厅）下属的大连、旅顺及金州民政署。
中华民国民国二十六年（1937年），海猫屯会、周水子会改为区，划入大连市役所。
小平岛会、栾家屯会、岔沟会、革镇堡会、周水子会的一部分划归旅顺民政署；南关岭会、大连湾会及海猫屯会的一部分划归金州民政署。
民国三十三年（1944年）冬，原旅顺民政署所辖营城子会、小平岛会、栾家屯会、岔沟会、革镇堡会和金州民政署所辖的南关岭会、大连湾会改为区建置，划归大连市役所管辖。
民国三十四年（1945年）8月22日，大连解放。
民国三十四年（1945年）11月8日，大连市人民政府成立。
民国三十四年（1945年）12月，大连县人民政府成立。
这是境内首次设置的县级政权。
大连县辖甘井子、南关岭、革镇堡、西山、营城子、岔沟、大山、小平岛等8个区。
民国三十五年（1946年）5月，大山区并入小平岛区，大连县改辖7个区。
各区置区公所。
中华人民共和国1949年12月18日，区公所改称区人民政府。
1950年12月，大连县撤销，原辖区除西山区并入沙河口区外，设甘井子、营城子、小平岛3个市辖区，隶属旅大市人民政府。
1955年4月，区人民政府改称区人民委员会。
1956年8月，小平岛区与营城子合并，置大辛寨子区，隶属旅大市人民委员会。
1959年8月，撤销大辛寨子区，辖区分别划归沙河口区、甘井子区和旅顺市。
1960年4月，甘井子区人民委员会改称甘井子区人民公社。
1961年6月，恢复甘井子区人民委员会称谓。
1968年5月，甘井子区人民委员会改称甘井子区革命委员会。
1980年8月，恢复甘井子区人民政府称谓。
1984年1月，金县大连湾乡划归甘井子区。
2008年12月1日，凌水街道（刘家村除外）的社会事务划归大连高新区管理。