通州境域，初为长江口海域中几块相邻的沙洲，南北朝中期出水，唐末与大陆涨接。唐设静海镇制置院。五代初称静海镇。五代后周显德五年（958年）置通州，以其地据江海之会、为通吴越之路而名，领静海、海门两县，属扬州。静海县辖有狼山、蔡港、西寨、石港、余庆五寨地。宋天圣元年（1023年）改通州为崇州，又名崇川，属淮南东路；明道二年（1033年）复称通州；政和七年（1117年）改为静海郡，不久复名通州，属扬州。元至元十五年（1278年）升为通州路；至元二十一年复为通州，属扬州路，隶江北淮东道廉访司。
明洪武元年（1368年）废静海县，通州直管静海本土，领海门、崇明两县，属扬州府；洪武九年划崇明县归苏州府，通州仅领海门一县。清顺治二年（1645年）属江南省扬州府；康熙六年（1667年）起属江苏省扬州府；康熙十一年，因江岸坍没，海门废县为乡，并入通州。雍正二年（1724年）升为直隶州，为有别于顺天府通州（今北京通县），俗称南通州。1912年5月，废州，改称改南通县，属江苏省。
1949年2月2日，南通县全境解放后，划城区及港闸等地另置南通市，城乡分治。南通县政府移驻金沙镇，属南通专区（后改为地区）管辖。1983年实行市管县体制，属南通市管辖。1993年2月，撤销南通县，设立县级通州市（1月8日民政部下发民行批[1993]4号批复同意）。取古代通州之名命名。2009年，国务院作出《关于同意江苏省调整南通市部分行政区划的批复》，江苏省人民政府下发了《关于撤销通州市设立南通市通州区的通知》。经国务院批准，撤销通州市，设立南通市通州区，以原通州市的行政区域为通州区的行政区域，区人民政府驻金沙镇。
明嘉靖年间（1522～1566年），通州除州城外，分6乡6场。清宣统元年（1909年），设定3市区、10镇区、8乡区；宣统二年，市区、镇区改为市，乡区改为乡，为13市、8乡。民国9年增设三余乡。民国18年，市乡合并为18个区，区下设镇、乡、闾、邻；民国23年又并为13个区，区下设镇、乡、保、甲。抗日战争与解放战争时期，多种政权并存，行政区划变化频繁。
1949年10月，全县行政区划为12个区、159个乡。1956年2月和1957年10月两次并区并乡后，全县为8个区47个乡，3个县属镇，2个区属镇。1958年3月，撤销区建制，设通海、通中、通东、通北、通西5个片。1958年成立38个公社，实行政社合一，公社下设大队，大队下设生产队。1961年9月，恢复8个区建制；1966年增设十总区。1982年全县有61个公社、5个县属镇。
1983年，政社分设，公社改为乡，大队改为村，生产队改为村民小组，年末，全县为9个区、5个县属镇，60个乡、1个海洋渔业公社。1984年5月，实行镇管村体制，全县设14个镇、43个乡。之后部分乡先后改建为镇。1987年2月，撤销区委、区公所，按原行政区域设9个区工委和指导组。1991年1月，陈桥、幸福、秦灶、新开3乡1镇和小海镇的6个村划归南通市区后，县境面积为1637平方千米，人口145万余人。1992年末，全县辖17个镇、32个乡、1个海洋渔港管理委员会，36个居委会、884个村。
1996年4月，撤销9个区工委、指导组，全市面积1640平方千米，人口146.3万。辖22镇27乡。市府驻金沙镇。2000年，将22个镇、27个乡撤并为25个镇、1个乡。
2000年第五次人口普查，通州市常住总人口1371498人，其中：金沙镇197473人，西亭镇46397人，二甲镇81716人，东社镇40823人，三余镇63507人，北兴桥镇33720人，海晏镇36037人，十总镇38024人，骑岸镇49613人，五甲镇32488人，石港镇70785人，四安镇43791人，刘桥镇50279人，新联镇28294人，平潮镇75939人，平东镇43685人，五接镇36574人，兴仁镇46571人，观音山镇51192人，兴东镇33248人，张芝山镇36616人，川港镇57143人，先锋镇35427人，姜灶镇61973人，小海镇33646人，竹行乡26319人；江苏省国营南通农场15675人，江苏省环本农场1918人，通州市良种场2034人，海洋渔港管委会591人。
2001年4月，将观音山、小海、竹行3镇和市良种场、种畜场划归南通市区，通州市行政区域内的南通农场（省属）和东方红农场（省属）也划入南通市区范围。2002年末，通州市辖23个镇（金沙镇、三余镇、十总镇、四安镇、姜灶镇、石港镇、刘桥镇、平潮镇、骑岸镇、川港镇、二甲镇、北兴桥镇、张芝山镇、先锋镇、西亭镇、兴东镇、兴仁镇、新联镇、平东镇、五甲镇、五接镇、东社镇、海晏镇），3个办事处，376个行政村、52个社区，5个农场。
2004年末，全市总人口127.14万人。金沙镇面积120.29平方千米，人口207661人。西亭镇面积56.92平方千米，人口46848人。二甲镇面积75.93平方千米，人口85716人。东社镇面积50.05平方千米，人口42248人。三余镇面积78.82平方千米，人口69648人。北兴桥镇面积58.48平方千米，人口38461人。海晏镇面积69.67平方千米，人口40526人。十总镇面积47.80平方千米，人口38632人。骑岸镇面积80.80平方千米，人口51601人。五甲镇面积41.84平方千米，人口34081人。石港镇面积109.00平方千米，人口72070人。四安镇面积46.21平方千米，人口41207人。刘桥镇面积62.79平方千米，人口50349人。新联镇面积42.29平方千米，人口28118人。平潮镇面积61.79平方千米，人口78605人。平东镇面积46.77平方千米，人口44065人。五接镇面积37.80平方千米，人口37777人。兴仁镇面积39.29平方千米，人口43715人。兴东镇面积30.08平方千米，人口31813人。张芝山镇 面积30.74平方千米，人口35209人。川港镇面积52.00平方千米，人口53802人。先锋镇面积26.66平方千米，人口34382人。姜灶镇面积52.81平方千米，人口60839人。（数据来源于《江苏省统计年鉴》）
2005年，新设北兴桥、三门闸、五接、李港、海晏5个社区。2005年末，全市面积1351平方千米，人口126.25万人。辖23个镇，4个办事处，376个行政村、57个社区，5个农场。2006年，石港镇金庄村并入金庄社区，刘桥镇凤仙村并入刘桥社区，三余镇设立五甲苴社区。2006年末，通州市面积1351平方千米，人口125.64万人。辖23个镇：金沙镇、西亭镇、二甲镇、东社镇、三余镇、北兴桥镇、海晏镇、十总镇、骑岸镇、五甲镇、石港镇、四安镇、刘桥镇、新联镇、平潮镇、平东镇、五接镇、兴仁镇、兴东镇、张芝山镇、川港镇、先锋镇、姜灶镇；4个办事处，5个农场，374个行政村、58个社区。
2007年，三余镇与海晏镇、北兴桥镇合并设立新的三余镇，刘桥镇与新联镇合并设立新的刘桥镇。区划调整后，通州市辖20个镇，分别是：金沙镇、西亭镇、二甲镇、三余镇、石港镇、十总镇、兴东镇、兴仁镇、平东镇、平潮镇、五接镇、四安镇、骑岸镇、姜灶镇、先锋镇、张芝山镇、川港镇、东社镇、五甲镇、刘桥镇。乡镇平均面积为67.55平方千米，平均人口为6.31万人。2007年末，全市面积1351平方千米，人口124.89万，其中农业人口82.12万人，非农业人口42.77万人。人口密度为每平方千米924人。辖20个镇和1个省级经济开发区，374个行政村、58个社区，5个农场，9023个村民小组。市政府设在金沙镇。
2008年1月4日，川港镇与姜灶镇合并设立川姜镇，原川港镇所辖川港居委会和志浩、志南、川北、川港、川南、荣兴、保障、斜桥、川西、启江、双桥、三合口12个村委会及原姜灶镇所辖姜灶居委会和磨框镇、义成、姜中、姜川、望海台、三圩埭、朝东圩、夏四店、大石桥、金普、双池头、复兴12个村委会归川姜镇管辖；原川港镇所辖八字桥、安东、南兴、大成、保通、通海、竖积洪、培德8个村委会划归张芝山镇管辖；原姜灶镇所辖董家埭、利民、周照港、正场、民平5个村委会划归先锋镇管辖。行政区划调整后，通州市辖19个镇，分别是：金沙镇、西亭镇、二甲镇、三余镇、石港镇、十总镇、兴东镇、兴仁镇、平东镇、平潮镇、五接镇、四安镇、骑岸镇、先锋镇、张芝山镇、川姜镇、东社镇、五甲镇、刘桥镇。乡镇平均面积为71.1平方千米，平均人口为6.57万人。2008年2－3月，各镇进行村居规模调整。
2009年末，通州区总面积1166平方千米、总人口124.16万人。其中：金沙镇面积126.91平方千米、人口214271人，西亭镇面积48.75平方千米、人口44321人，二甲镇面积65.04平方千米、人口82136人，东社镇面积61.29平方千米、人口60719人，三余镇面积158.86平方千米、人口122970人，十总镇面积40.94平方千米、人口36538人，骑岸镇面积69.21平方千米、人口48332人，五甲镇面积35.84平方千米、人口32519人，石港镇面积98.36平方千米、人口68167人，四安镇面积39.58平方千米、人口39286人，刘桥镇面积90.01平方千米、人口75251人，平潮镇面积57.93平方千米、人口77701人，平东镇面积40.06平方千米、人口42671人，五接镇面积32.38平方千米、人口37507人，兴仁镇面积33.65平方千米、人口42649人，兴东镇面积25.76平方千米、人口31589人，张芝山镇面积42.66平方千米、人口54681人，川姜镇面积60.28平方千米、人口76236人，先锋镇面积35.2平方千米、人口52126人。（数据来源于《江苏省统计年鉴》）
2010年第六次人口普查，通州区常住总人口1138738人，其中：金沙镇128928人，西亭镇39831人，二甲镇67228人，东社镇45926人，三余镇83795人，十总镇29615人，骑岸镇38938人，五甲镇26387人，石港镇61820人，四安镇36796人，刘桥镇69846人，平潮镇73998人，平东镇42200人，五接镇40269人，兴仁镇45465人，兴东镇32123人，张芝山镇51028人，川姜镇95545人，先锋镇52551人，通州市开发区74907人，环本农场1542人。
2015年，省政府（苏政复[2015]22号）批复同意调整通州区部分行政区划：撤销金沙镇、先锋镇、兴东镇，设立金沙街道、先锋街道、金新街道、兴东街道；撤销平潮镇、平东镇，设立新的平潮镇；撤销十总镇、骑岸镇，设立新的十总镇；撤销东社镇、五甲镇，设立新的东社镇；撤销兴仁镇、四安镇，设立新的兴仁镇（并将原四安镇九总渡、龙坝2个村委会划归西亭镇管辖）。调整后，金沙街道办事处驻南山居委会大庆路10号，面积66.22平方公里，人口13.04万人，管理10个居委会、9个村委会。金新街道办事处驻油榨村金乐街8号，面积101.8平方公里，人口12.39万人，管理8个居委会、21个村委会。兴东街道办事处驻机场新村居委会解放路88号，面积30.46平方公里，人口3.21万人，管理1个居委会、9个村委会。先锋街道办事处驻秦家埭村委会，面积26.54平方公里，人口3.62万人，管理8个村委会。平潮镇政府驻栖凤居委会建设路38号，面积109.6平方公里，人口12.2万人，辖6个居委会、20个村委会。十总镇政府驻十总居委会春桃街158号，面积133.17平方公里，人口8.41万人，辖5个居委会、15个村委会。东社镇政府驻东社居委会，面积115.08平方公里，人口9.32万人，辖5个居委会、16个村委会。川姜镇面积49.86平方公里，人口5.8万人，辖2个居委会、14个村委会。二甲镇面积66.01平方公里，人口7.17万人，辖5个居委会、7个村委会。兴仁镇政府驻兴仁居委会金通公路3168号，面积76.97平方公里，人口7.17万人，辖3个居委会、16个村委会。西亭镇面积69.8平方公里，人口5.56万人，辖2个居委会、9个村委会。
至此，全区辖4个街道、12个镇：金沙街道、先锋街道、金新街道、兴东街道、西亭镇、二甲镇、东社镇、三余镇、十总镇、石港镇、刘桥镇、平潮镇、五接镇、兴仁镇、张芝山镇、川姜镇。区政府驻金新街道朝霞路88号。