田家庵原为淮河渡口，大通、九龙岗煤矿建成投产后，煤炭由此装船外运，成为煤港。淮南铁路通车后，发展成淮南煤矿中心集镇。1949年11月设田家庵市，1950年9月改镇。1953年5月置区。有田家庵、洞山、泉山三片。
1996年，田家庵区面积87平方千米，人口约33.6万人，辖9个街道、2镇：公园街道、泉山街道、龙泉街道、洞山街道、朝阳街道、淮演街道、国庆街道、新淮街道、田东街道、舜耕镇、安成镇。区政府驻田家庵。（99个居委会、26个村委会）
2000年第五次人口普查，田家庵区常住总人口404713人，其中：田东街道41414人，新淮街道17608人，淮滨街道28477人，公园街道27657人，国庆街道44276人，泉山街道21826人，洞山街道25748人，龙泉街道63986人，朝阳街道61072人，舜耕镇40119人，安成镇32530人。
2004年5月29日，国务院（国函[2004]39号）批准同意将长丰县的史院乡、三和乡、曹庵镇划归淮南市田家庵区管辖。2004年末，田家庵区辖9个街道、3个镇、2个乡：舜耕镇、安成镇、曹庵镇、史院乡、三和乡，公园街道、泉山街道、龙泉街道、洞山街道、朝阳街道、淮滨街道、国庆街道、新淮街道、田东街道。
2010年第六次人口普查，田家庵区常住总人口593981人，其中：田东街道39878人，新淮街道20502人，国庆街道62866人，淮滨街道23130人，朝阳街道85314人，公园街道39378人，洞山街道39333人，龙泉街道93966人，泉山街道20688人，舜耕镇59819人，安成镇36670人，曹庵镇26359人，三和乡32271人，史院乡13807人。
2013年11月，将田家庵区的曹庵镇、三和乡、史院乡行政区域和淮南现代产业园区划归谢家集区代管。
2013年末，田家庵区面积256平方千米，其中建成区面积53平方千米。人口59.4万人。辖9个街道、3个镇、2个乡，79个社区、41（一说40）个行政村。（实际管辖区域面积94平方千米，人口52.2万人；一说，3乡镇合计面积161.7平方千米，人口9.1万人）
2014年10月，省民政厅批复，经省政府同意，撤销三和乡，设立三和镇（12月3日正式挂牌成立，仍由谢家集区代管）。