戚墅堰宋时因“世族戚氏卜居”而得名，早称戚墅港，属地武进。清雍正四年（1726年）置武进、阳湖两县时属阳湖县辖，辛亥革命后随武进、阳湖合并归入武进。民国18年（1929年）建镇。民国36年（1947年）武进县始设戚墅堰区，时辖戚墅堰、焦山、横林、洛阳、芙蓉等14个乡镇。1949年4月23日戚墅堰解放，武进县人民政府设址戚墅堰区芳渚。5月新的武进县戚墅堰区建立，初辖10个乡镇，10月起辖14个乡镇。1952年另置剑湖区，戚墅堰区专辖戚墅堰至大明纺织厂一线的市镇地带。
1953年划归常州市，设常州市戚墅堰区，辖5个居民委员会。1960年改为戚墅堰人民公社，辖戚墅堰、先行、丁堰3个分社。1961年复名戚墅堰区，辖戚墅堰、先行2个街道。1966年改称卫东区，1980年恢复戚墅堰区名称。1987年，常州市行政区划调整，戚墅堰区增辖丁堰、潞城2乡，实行区管乡新体制。2000年第五次人口普查，戚墅堰区（辖2个街道、2个镇）总人口89438人，其中：戚墅堰街道15537人、先行街道23603人、丁堰镇33992人、潞城镇16306人。
2003年戚墅堰区行政区划 戚墅堰街道辖站北、街东、街西、桥南、圩墩、河苑、武航7个社区；先行街道辖路南第一、路南第二、路南第三、路北第一、路北第二、路北第三、路北第四、路北第五、常明9个社区；丁堰镇辖丁堰镇居委会和梅港、芳渚、常丰、丁堰4个行政村；潞城镇辖潞城、政新、光明、东升、曙光5个行政村。（根据《江苏省2003年底村及村以上代码》整理）
2004年底，全区辖2个街道、2个镇：戚墅堰街道、先行街道、丁堰镇、潞城镇。16个社区、1个居委会、9个村委会，总面积31.58平方千米，居住户籍人口7.96万人。丁堰镇面积11.67平方千米，人口20598人，潞城镇面积15.50平方千米，人口12666人（数据来源于《江苏省统计年鉴》，缺街道数据）。
2005年末，戚墅堰区总面积31.58平方千米，户籍人口8.02万人。辖2个街道、2个镇：戚墅堰街道、先行街道、丁堰镇、潞城镇，共有13个社区、1个居委会、9个村委会。戚墅堰街道 面积2.3平方千米，人口24773人*，6个居（村）委会；先行街道 面积3平方千米，人口32653人*，9个居（村）委会；丁堰镇 面积11.55（1.54）平方千米，人口13483（7518）人，5个居（村）委会；潞城镇 面积15.5（8）平方千米，人口12813（1968）人，5个居（村）委会。（括号里数据分别是镇区建成面积、非农业人口，*表示全部是非农业人口）（根据《常州年鉴·2006》整理）
2006年10月20日，经常州市政府批准，撤销先行街道，并入戚墅堰街道。调整后，戚墅堰街道区划范围为：东到9号桥，与武进区遥观镇毗邻；南到312国道，与武进区剑湖村接壤；西到横塘河畔的冶炼厂宿舍，与天宁区3号桥接壤；北到戚墅堰机厂河，与丁堰镇接壤。面积4.8平方千米，常住人口60200人。2006年末，戚墅堰区辖1个街道、2个镇：戚墅堰街道、丁堰镇、潞城镇，共有13个社区居委会、1个居民委员会、9个村民委员会，总面积31.58平方千米，常住人口10.2万人。（数据来源于《常州年鉴》）
2007年3月，撤销潞城镇、丁堰镇，以其原辖区域设立潞城街道、丁堰街道。潞城街道区划范围为：东到光明大树下村，与武进区横山镇接壤；西到曙光邓家村，与天宁区青龙街道接壤；南到政新鸭船浜村，与丁堰街道接壤；北到东升后韩村，与武进区郑陆镇接壤。辖潞城村、东升村、光明村、曙光村、政新村5个村委会。辖区面积16.8平方千米，人口1.89万人。丁堰街道区划范围为：东到梅港七一村，与武进区遥观镇接壤；南到梅港沿塘村、梅港东村，与天宁区雕庄街道接壤；西到丁堰3号桥，与天宁区红梅街道接壤；北到东方大道，与潞城街道及天宁区青龙街道接壤。辖丁堰村、梅港村、芳渚村、常丰村4个村委会和丁堰居委会。辖区面积14.85平方千米，人口2.1万人。（数据来源于《常州年鉴》）
2009年末，戚墅堰区总面积32平方千米、总人口8.04万人。（数据来源于《江苏省统计年鉴》）
2013年末，全区总面积31.68平方千米，常住人口10.7万人，辖3个街道、1个经济开发区，8个社区、9个行政村。
2015年4月28日，国务院（国函[2015]75号）批复同意撤销武进区和戚墅堰区，设立新的武进区，以原武进区（不含奔牛镇、郑陆镇、邹区镇）和戚墅堰区的行政区域为设立的武进区的行政区域，武进区人民政府驻湖塘镇延政中大道28号。在撤销戚墅堰区的同时，经省政府批准，将戚墅堰经济开发区更名为江苏常州经济开发区。市政府决定，常州经开区管委会作为市政府的派出机构，委托新的武进区管理，新的武进区所属戚墅堰、丁堰、潞城三个街道和横山桥、横林、遥观三镇委托常州经开区管理。