战国时属燕国辽东郡辖城。1956年为沈阳一郊区，后改现名。
1996年，全区面积776平方千米，人口41.1万人，辖6个街道、7个镇、7个乡：解放街道、铁友街道、民主街道、临湖街道、湖西街道、中兴街道、官立堡镇、林盛堡镇、十里河镇、红菱堡镇、陈相屯镇、姚千户屯镇、沙河铺镇、白清寨乡、王纲堡乡、佟沟乡、大沟乡、城郊乡、大淑乡、永乐乡。
2000年第五次全国人口普查，苏家屯区总人口435342人，其中：解放街道23947人、铁友街道23655人、民主街道19793人、临湖街道27550人、中兴街道24096人、湖西街道53603人、陈相镇32186人、十里镇12786人、红菱镇29248人、林盛镇34137人、姚千镇19844人、沙河镇19796人、八一镇19028人、大沟乡12547人、永落乡14296人、王纲乡16007人、大淑乡17495人、城郊乡16240人、白清乡11854人、佟沟乡7234人。
2001/2002年，苏家屯区面积776.6平方千米，人口41.38万人。辖7个街道、7个镇、5个乡：解放街道、铁友街道、临湖街道、中兴街道、湖西街道、民主街道、城郊街道、陈相屯镇、十里河镇、红菱堡镇、林盛堡镇、八一镇、姚千户屯镇、沙河堡镇、王纲堡乡、永乐乡、白清寨乡、佟沟乡、大沟乡。共有106个社区、196个行政村。
2002年12月13日，辽政[2002]323号批复：撤销城郊乡、大淑堡乡，合并设立城郊街道办事处。区划调整后，城郊街道办事处驻地枫杨路83号，区域面积72平方千米，辖21个村委会、5个社区，实行街道管村体制。
2007年12月24日，沈阳市人民政府批准（沈政[2007]268号）同意苏家屯区进行街道办事处调整：一、同意撤销临湖、城郊街道办事处，合并设立临湖街道办事处。其四至为：东起迎春街青年桥；南至林盛堡镇文城堡村；西至王纲堡乡金大台村；北止于洪区与苏家屯区在浑河闸的交界处。区域面积74.1平方千米，人口3.95万人，办公地址：枫杨路83号。二、同意撤销解放、铁友街道办事处，合并设立解放街道办事处。其四至为：东起沈大铁路线，水源地；南至枫杨路铁路沈阳南站；西至迎春街木洋商场；北止东陵区下河湾村与苏家屯区在苏北编组站的交界处。区域面积2.30平方千米，人口4.87万人，办公地址：牡丹街12-13号。三、中兴、湖西、民主3个街道区域面积、办公地址不变。
2008年，苏家屯区辖5个街道、7个镇、5个乡：解放街道、民主街道、临湖街道、中兴街道、湖西街道、八一镇、红菱堡镇、林盛堡镇、沙河铺镇、十里河镇、陈相屯镇、姚千户屯镇、王纲堡乡、永乐乡、大沟乡、白清寨乡、佟沟乡。
2010年2月22日，沈阳市民政局《关于撤销苏家屯区姚千户屯镇等7镇分别设街道办事处的公告》：根据《国务院关于行政区划管理的规定》，经省政府辽政[2010]8号文件批准，撤销苏家屯区姚千户屯镇、陈相屯镇、沙河铺镇、十里河镇、林盛堡镇、红菱镇、八一镇，分别设立姚千街道办事处、陈相街道办事处、沙河街道办事处、十里河街道办事处、林盛街道办事处、红菱街道办事处、八一街道办事处。所辖行政区域面积和办公地点不变。
2010年6月30日，沈阳市民政局《关于苏家屯区王纲堡等5个乡撤乡设立街道办事处的公告》：根据《国务院关于行政区划管理的规定》，经省政府（辽政[2010]143号）批准，撤销苏家屯区王纲堡乡、大沟乡、佟沟乡、永乐乡、白清寨乡，分别设立王纲街道办事处、大沟街道办事处、佟沟街道办事处、永乐街道办事处、白清街道办事处。调整后街道办事处的办公地点和所辖行政区域不变，实行街道管村体制。
至此，全区辖17个街道：解放街道、民主街道、临湖街道、中兴街道、湖西街道、八一街道、红菱街道、林盛街道、沙河街道、十里河街道、陈相街道、姚千街道、王纲街道、永乐街道、大沟街道、白清街道、佟沟街道。