1938年建徐州市第一區。1955年因境內有明代建筑——鼓樓而更名為鼓樓區。

2000年4月1日，徐州市人民政府批準撤銷鼓樓區朱莊鄉、下淀鄉設立街道辦事處：（1）撤銷朱莊鄉，將朱莊鄉原轄的琵琶、萬寨2個村委會整建制設立琵琶街道辦事處。（2）將原朱莊鄉所轄的殷莊村委會及原北環街道辦事處所轄的八里居委會設立八里街道辦事處。（3）將原北環街道辦事處所轄的堤北居委會劃給環城街道辦事處，馬場居委會劃給牌樓街道辦事處，朱莊居委會劃給王場街道辦事處，八里居委會劃給新設立的八里街道辦事處。北環街道辦事處改轄原朱莊鄉的李沃、臺子2個村委會。（4）將泉山區所轄的銅沛街道辦事處劃歸鼓樓區暫行管轄。具體范圍：南起中山北路慶云橋段接馬場湖西路至九里區界，東起黃河南路接二環西路沿黃河故道至九里區界。（5）將現屬金山橋經濟技術開發區管理的瓦房村和煤東、煤西兩個居委會交給鼓樓區管轄。（6）撤銷原屬鼓樓區的東環街道辦事處，將盂溝、劉灣兩個居委會及原屬鼓樓區下淀鄉管轄的圩子、前皤桃、后皤桃、趙莊、中王莊、東王莊、橋南頭7個村委會，合并后組建新的東環街道辦事處，交由金山橋經濟技術開發區管理。

2000年第五次人口普查，鼓樓區總人口298638人，其中（13個街道）：王場街道36877人，黃樓街道15046人，牌樓街道26884人，環城街道21072人，東站街道18495人，豐財街道37778人，白云街道48056人，琵琶街道6522人，八里街道8259人，北環街道5046人，銅沛街道37533人，金山橋街道17642人，東環街道19428人。

2004年3月，徐州市政府批準對鼓樓區街道辦事處進行調整：（1）將琵琶、八里、北環3個街道辦事處合并為琵琶街道辦事處。區劃調整后，琵琶街道辦事處轄琵琶、萬寨、李沃、臺子、殷莊、八里6個社區居民委員會。面積17.7平方千米，人口約1.81萬人。 （2）將黃樓、東站2個街道辦事處合并為黃樓街道辦事處，同時將牌樓街道辦事處所轄的慶北社區居委會調入黃樓街道辦事處。區劃調整后，黃樓街道辦事處轄華聯、萬通、永康、鞋城、絨冠、大壩頭、白云、鎮平、紅杉樹、彭校和慶北11個社區居民委員會。面積1.6平方千米，人口約5.3萬人。 （3）將環城、王場2個街道辦事處合并為環城街道辦事處。區劃調整后，環城街道辦事處轄堤北、環城、壩子、閘口、煤港、王場、祥和、建西、蘇電、朱莊10個社區居民委員會。面積3.2平方千米，人口約4.52萬人。 （4）將豐財、白云2個街道辦事處合并為豐財街道辦事處。區劃調整后，豐財街道辦事處轄怡園亭、豐財、三角線、二壩窩、二壩北、瓦房、白云山、二九、二七、徐鋼、下淀11個社區居民委員會。面積約9.8平方千米，人口約7.17萬人。 （5）將牌樓街道辦事處所轄的慶北社區居委會調入黃樓街道辦事處。區劃調整后，牌樓街道辦事處轄華廈、雙惠、綠健、鼓樓花園和馬場村5個社區居委會。面積4.8平方千米,人口1.62萬人。 （6）銅沛、金山橋、東環3個街道辦事處名稱和區域范圍不變。區劃調整后，鼓樓區轄8個街道辦事處。

2005年5月18日，國務院批準（國函[2005]41號）：將銅山縣大黃山鎮和大廟鎮劃歸徐州市鼓樓區管轄（江蘇省人民政府2005年6月15日蘇政發[2005]53號文件）。調整前，鼓樓區行政區域面積40平方千米，人口27.9萬（2004年）。調整后，鼓樓區行政區域面積212平方千米，人口38.1萬，轄8個街道辦事處、2個鎮。2005年9月13日，徐州市人民政府《關于將九里區大黃山街道辦事處劃歸鼓樓區管轄的通知》（徐政發[2005]105號）：將九里區大黃山街道辦事處整建制劃歸鼓樓區行政管轄，同時將其人、財、物交由徐州經濟開發區管理。區劃調整后，鼓樓區面積196.2平方千米，人口40.3萬人，轄9個街道辦事處，2個鎮。九里區面積93平方千米，人口18萬人，轄13個街道辦事處。（注：面積數據可能不包括徐州經濟開發區在內）

2009年末，鼓樓區總面積52平方千米、總人口43.16萬人，其中：大黃山鎮面積32.66平方千米、人口74414人，大廟鎮面積12.88平方千米、人口46444人。（數據來源于《江蘇省統計年鑒》，缺街道數據）

2010年，將原九里區的九里街道和龐莊街道的拾東村劃歸徐州市鼓樓區管轄。