1918年由辽源县析置通辽县，取通达辽东之意命名，隶属奉天省洮昌道。1951年设通辽市。1947年归辽吉省辖，1949年归哲里木盟辖。1951年以通辽县城关区为行政范围设通辽市，市县分设。以后历经数次县、市合并、分设，1986年撤销通辽县，将其行政区域并入通辽市。1969～1979年曾归吉林省辖。
1996年?，通辽市面积3212平方千米，人口73.4万人，其中蒙古族20.4万人。辖10街道8镇3苏木17乡：永清街道、东郊街道、电厂街街道、西门街道、明仁街道、施介街道、科尔沁街道、铁路街道、清真街道、霍林河街道、大林镇、木里图镇、双泡子镇、余粮堡镇、河西镇、钱家店镇、丰田镇、红星镇、哈日干吐苏木、莫力庙苏木、喜伯艾里苏木、大罕乡、太平乡、孔家窝堡乡、辽河乡、民主乡、西六方乡、庆和乡、双宝窝堡乡、角干乡、育新乡、胡力海乡、查干乡、建国乡、胜利乡、唐家窝堡乡、清河乡、敖力布皋乡。
1999年1月13日，国务院批准（国函[1999]5号）撤销哲里木盟和县级通辽市，设立地级通辽市，市人民政府驻新设立的科尔沁区。通辽市设立科尔沁区，以原县级通辽市的行政区域为科尔沁区的行政区域。区人民政府驻科尔沁大街102号。
2000年第五次人口普查，科尔沁区总人口793913人，其中（10个街道、16个镇、3个苏木、9个乡）：科尔沁街道33423人，西门街道42200人，永清街道42789人，明仁街道16519人，施介街道23075人，清真街道29936人，东郊街道22072人，铁路街道38365人，电厂街道5657人，霍林河街道28777人，大林镇39920人，钱家店镇23116人，余粮堡镇21932人，河西镇26593人，双泡子镇16814人，木里图镇23795人，红星镇21269人，丰田镇18418人，建国镇26521人，清河镇21751人，辽河镇14834人，孔家窝堡镇19488人，育新镇13546人，西六方镇18161人，大罕镇19428人，唐家窝堡镇12404人，庆和乡23515人，查干乡10069人，太平乡9982人，双宝乡16382人，敖力布皋乡17086人，胡力海乡10544人，胜利乡11730人，角干乡17513人，民主乡12533人，喜伯艾里苏木16429人，莫力庙苏木8576人，哈日干吐苏木3956人，三义堂农场3016人，哲南农场2138人，胡力海农场4683人，高林屯种畜场4958人。
2001年，科尔沁区总面积3212平方千米，总人口79.1万人，辖10个街道、17个镇、1个苏木。
2006年，撤销大罕镇、角干镇，并入大林镇；撤销孔家窝堡镇，并入钱家店镇；撤销胡力海镇，并入敖力布皋镇；撤销民主镇，将民主镇13个村（民主、秦家围子、沽土毛头、北富、东富、西富、宋家街、孟家街、西艾力、窑营子、南城王、南程兴隆、北程兴隆）并入丰田镇；撤销西六方镇、建国镇，将西六方镇原管辖的行政区域整建制和建国镇的2个村（哈拉呼、西艾力）并入育新镇；将民主镇的8个村（辽丰、福发屯、李家围子、胜利、张家大院、徐家窑、王家油坊、孙家大院）并入莫力庙苏木；撤销红星镇，将原红星镇的12个村（三合、巴家围子、东洼子、潘家窑、前双井子、后双井子、帮筒窝堡、伶德店、高家窑、魏家窝堡、大草房、新立屯）并入霍林河街道；将红星镇的张家菜园子村并入东郊街道；将红星镇的大刘屯村并入清真街道；将红星镇的北园子村并入永清街道；将原建国镇的7个村（白音太来、东工人、大兴、前佗子、前进、清胜、清河）并入铁路街道；将建国镇的4个村（建国、西工人、五家子、肖家）并入科尔沁街道；撤销河西镇，设立河西街道。
2006年，全区总面积2821平方千米，总人口74.5万人，其中城区人口29.3万人，城区设11个街道，农区设9个镇、1个苏木、5个国有农牧场。2009年，全区总人口763009人。
2011年，增设新城街道、滨河街道。调整后，全区辖15个街道、10个镇、1个苏木：科尔沁街道、西门街道、永清街道、明仁街道、施介街道、清真街道、东郊街道、铁路街道、红星街道、霍林街道、建国街道、河西街道、电厂街道、新城街道、滨河街道、大林镇、钱家店镇、余粮堡镇、木里图镇、丰田镇、清河镇、育新镇、庆和镇、敖力布皋镇、辽河镇、莫力庙苏木。