据《周礼》记载：天下分九州，益阳地域为荆州南境，春秋战国时益阳属楚地（战国时为楚黔中地）。公元前223年（秦始皇二十四年）秦灭楚，益阳转属秦国，为长沙郡属地。公元前221年（秦始皇二十六年）秦统一中国，分天下为三十六郡，始属益阳县，以在益水之阳而得名。在过去的2000多年间，益阳历经各朝各代均为县治。
1933年以县城一带置龙兴、麟兴二镇。1942年合并为龙麟镇。1949年8月3日益阳和平解放，成立益阳行政专员公署，资江北岸的龙麟镇改称益阳县城关区。1950年3月城关区升为县级，改名“益阳城关区”，直署益阳专署领导。同年9月23日，城关区升格为益阳市。1952年11月，益阳专署撤销，益阳市划属常德专署领导。
1953年4月，益阳市升为省直辖市，由省政府授权常德专署领导。1958年7月，益阳市改属益阳县领导（县级不变）。1961年7月，复属常德专署领导。1962年，益阳专署恢复，益阳市又为益阳专署领导。1984年4月22日，益阳县的长春、迎风桥、过鹿坪、李昌港、香铺仑、杨林坳、新桥河7个乡和新桥河镇划归益阳市管辖，纳入益阳市行政区域。
1994年4月7日，国务院批复（国函[1994]17号）同意撤销益阳地区、益阳市和益阳县，设立地级益阳市和资阳区、赫山区。资阳区辖原县级益阳市的汽车路、大码头、城内、大水坪4个街道和新桥河、迎丰桥两个镇及长春、香铺仑、李昌港、过鹿坪、杨林坳5个乡，原益阳县的沙头镇、茈湖口镇、张家塞乡，区政府驻原益阳市政府所在地大码头街道。原县级益阳市的黄泥湖、金花湖两个乡和桃花仑、会龙山两个街道划归赫山区管辖。
1996年，资阳区面积696平方千米，人口约42.4万人。辖4个街道、6个镇、4个乡：大水坪街道、大码头街道、汽车路街道、城内街道、过鹿坪镇、迎风桥镇、沙头镇、茈湖口镇、新桥河镇、长春镇、李昌港乡、杨林坳乡、张家塞乡、香铺仑乡。区府驻鹅羊池。
2000年第五次人口普查，资阳区常住总人口397767人，其中，大码头街道18422人，大水坪街道19060人，汽车路街道22067人，城内街道15846人，长春镇43830人，新桥河镇23690人，迎风桥镇36686人，过鹿坪镇25844人，沙头镇26802人，茈湖口镇38936人，杨林坳乡21924人，李昌港乡31257人，香铺仑乡31885人，张家塞乡41518人。
2004年，资阳区辖4个街道、6个镇、4个乡：大水坪街道、大码头街道、汽车路街道、城内街道、长春镇、新桥河镇、迎风桥镇、过路坪镇、沙头镇、茈湖口镇、杨林坳乡、李昌港乡、香辅仑乡、张家塞乡。
2005年，资阳区部分乡镇行政区划作如下调整（湘民行发[2005]35号）：将杨林坳乡、李昌港乡和新桥河镇成建制合并，设立新的新桥河镇，镇人民政府驻虎行山（原新桥河镇人民政府驻地）；将香铺仑乡、长春镇和过鹿坪镇成建制合并，设立新的长春镇，镇人民政府驻桃子塘（原香铺仑乡人民政府驻地）。大水坪和大码头2个街道办事处合并设立大码头街道办事处（办事处机关驻大水坪）；汽车路和城内2个街道办事处合并设立汽车路街道办事处（办事处机关驻北门巷）。12月29日，资阳区举行农村综合配套改革实施大会，就该区乡镇（街道）行政区划进行了调整，由原辖15个乡镇场街道调整为8个乡镇街道（2个街道、5个镇、1个乡）。
2010年第六次人口普查，资阳区常住总人口409062人，其中，大码头街道43483人，汽车路街道35296人，迎风桥镇40403人，沙头镇21944人，茈湖口镇33532人，长春镇79371人，新桥河镇77842人，张家塞乡39724人，长春工业园37467人。