東營區(qū)域地歷史悠久。據(jù)對出土文物考證，早在4000年前，已有人類在此繁衍生息。殷為薄姑國領(lǐng)地。周為齊地。秦屬齊郡，西漢屬千乘郡瑯槐縣、濕沃縣，東漢屬樂安國博昌縣、濕沃縣，三國時屬魏國齊郡，西晉屬廣饒縣、濕沃縣，南北朝時屬樂安郡廣饒縣、濕沃縣，唐宋時屬渤�？でС丝h、蒲臺縣，元明清三朝境域東部屬樂安縣、西部屬蒲臺、博興縣。民國年間，為廣饒、蒲臺、博興三縣交界之地。
戰(zhàn)國時期，人們在此“伐薪煮海水為鹽”，鹽業(yè)生產(chǎn)已有一定規(guī)模。明朝洪武、永樂年間，大批移民自洪洞、直隸棗強(qiáng)遷移至此，構(gòu)成境內(nèi)居民的主體。悠久的歷史滌就絢麗多彩的地方民間文化。東營區(qū)牛莊鎮(zhèn)時家村是呂劇的發(fā)源地。清光緒二十六年（1900年），時殿元等人將琴書《王小趕腳》由坐唱改為化妝演出，形成呂劇雛形，逐步發(fā)展成為一個獨(dú)具地方特色的大劇種，并躋身于國家地方戲曲藝術(shù)之林。
1940年后，境域?qū)倏谷彰裰髡搴訁^(qū)行政專員公署。解放戰(zhàn)爭時期，境域?qū)購V饒縣、蒲臺縣，隸屬渤海區(qū)清河專署。新中國成立后，境域隸屬惠民專區(qū)。1961年4月，東營村（今東營居委會）東打出的華北第8號探井首次獲得日產(chǎn)8噸的工業(yè)油流，拉開了華北石油會戰(zhàn)的帷幕。1962年9月23日，營2井噴出當(dāng)時全國日產(chǎn)原油最高555噸的油流，“九二三廠”（勝利油田）誕生。
1982年11月10日，國務(wù)院以〔82〕國函字249號文件批準(zhǔn)設(shè)置東營市東營區(qū)、牛莊區(qū)。1983年10月15日東營市成立。1984年1月12日，市轄東營區(qū)、牛莊區(qū)（東營區(qū)轄42個行政村，牛莊區(qū)轄179個行政村）成立。1987年7月2日東營、牛莊兩區(qū)合并為東營區(qū)。建市后，選定沙營以東總面積約100平方公里的地區(qū)作為東營市中心城，稱“東城”，市委、市政府設(shè)在東城。勝利油田機(jī)關(guān)所在的礦區(qū)城鎮(zhèn)相應(yīng)稱“西城”，東城距西城15公里。區(qū)委、區(qū)政府駐東、西城之間東營區(qū)新區(qū)。
東營區(qū)是東營市中心區(qū)。1987年轄辛店、勝利、六戶、牛莊鎮(zhèn)，史口、油郭、西范、龍居鄉(xiāng)，西城街道辦事處，221個行政村。1988年4月撤銷西城街道辦事處，設(shè)立泰安路、海河路街道辦事處。1991年3月設(shè)立東城街道辦事處，與勝利鎮(zhèn)合署辦公。1992年10月，史口鄉(xiāng)撤鄉(xiāng)設(shè)鎮(zhèn)。1995年3月，東城街道辦事處與勝利鎮(zhèn)分設(shè)。
2001年3月，鄉(xiāng)鎮(zhèn)街道規(guī)模調(diào)整，撤銷油郭鄉(xiāng)，將其行政區(qū)域并入史口鎮(zhèn)；撤銷西范鄉(xiāng)，將其行政區(qū)域并入牛莊鎮(zhèn)；撤銷勝利鎮(zhèn)，設(shè)立勝利街道辦事處；撤銷辛店鎮(zhèn)、海河路街道辦事處、泰安路街道辦事處，設(shè)立辛店街道辦事處、黃河路街道辦事處、文匯街道辦事處。11月撤銷龍居鄉(xiāng)，設(shè)立龍居鎮(zhèn)。2003年11月，成立勝園街道辦事處。將史口鎮(zhèn)北高、盧家、丁家、姜王、業(yè)基王、溫家、東商、趙家8個村和黃河路街道辦事處東現(xiàn)河、南田、西現(xiàn)河、王連、東升、陳家6個村（居），劃入勝園街道辦事處管轄。
東營市人民政府關(guān)于印發(fā)東營經(jīng)濟(jì)技術(shù)開發(fā)區(qū)調(diào)整代管范圍劃轉(zhuǎn)移交工作方案的通知》（東政字[2019]1號），東營區(qū)東城街道及8個社區(qū)、1個村轉(zhuǎn)居、38個居委會，勝利街道及4個社區(qū)、26個居委會、1個行政村，六戶鎮(zhèn)5個行政村，黃河路街道廣利港居委會劃轉(zhuǎn)移交東營經(jīng)濟(jì)技術(shù)開發(fā)區(qū)，由東營經(jīng)濟(jì)技術(shù)開發(fā)區(qū)代管。調(diào)整后，東營區(qū)轄4個鎮(zhèn)、4個街道辦事處。
根據(jù)第七次全國人口普查結(jié)果顯示，全區(qū)常住人口為547643人。與2010年第六次全國人口普查的531533人相比，十年共增加16110人，增長率3.03%，年平均增長率為0.30%。全區(qū)人口中，居住在城鎮(zhèn)的人口為427986人，占78.15%；居住在鄉(xiāng)村的人口為119657人，占21.85%。