原属郧县，1967年划出属十堰办事处，1970年属十堰市，1984年5月撤销十堰公社设立张湾区。
1996年，张湾区面积650平方千米，人口约24万人。辖5个街道、2个镇、5个乡：车城路街道、红卫街道、花果街道、汉江路街道、白浪街道、柏林镇、黄龙镇、方滩乡、西沟乡、舒家乡、大路乡、茅坪乡。区政府驻公园路。
2000年第五次人口普查，张湾区总人口321969人，其中（4个街道、2个镇、5个乡）：花果街道43964人，红卫街道55263人，车城街道101752人，汉江街道61872人，黄龙镇15162人，柏林镇9884人，舒家乡4461人，方滩乡7207人，大路乡5861人，西沟乡5242人，茅坪乡5982人，西城开发区5319人。
2004年末，张湾区总人口32万人，辖4个街道、2个镇、2个乡，40个居委会、67个村委会。2005年末，张湾区辖4个街道、2个镇、2个乡，33个居委会、67个村委会。
2010年第六次人口普查，张湾区常住总人口368471人，其中：花果街道49027人，红卫街道85628人，车城路街道121907人，汉江路街道77559人，黄龙镇14291人，柏林镇8689人，方滩乡3442人，西沟乡3345人，西城开发区4090人，秦家坪林场229人，凤凰山茶场264人。
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