原屬鄖縣，1967年劃歸十堰辦事處，1970年屬十堰市。1984年設立茅箭區(qū)，區(qū)名由轄區(qū)內(nèi)茅箭堂村村名演化而來。據(jù)傳，古時茅箭堂有一尖形土梁子，伸向河灣，形狀似箭，上面長滿茅草，故得名“茅箭”。清同治九年（1870年）《鄖陽志》記載，“鄖縣塘汛二十有九……城南七十里茅箭陸塘（設在今茅箭堂）”。民國初年撤銷茅箭陸塘，當時人們習慣叫“箭塘”，或簡稱“茅箭”。解放前屬十堰區(qū)公所。

1948年解放，1950年設茅箭鄉(xiāng)政府。1958年由9個高級公社聯(lián)合成立茅箭公社，屬十堰區(qū)；同年10月十堰區(qū)更名為五星公社，茅箭鄉(xiāng)隸之。1961年6月，白浪、十堰兩公社合并為十堰區(qū)，下轄各鄉(xiāng)改建制為公社，茅箭鄉(xiāng)改為茅箭公社。1969年12月成立十堰市（縣級市），茅箭公社為其所轄。1971年撤區(qū)并社，茅箭公社為十堰市8大公社之一，同年茅箭公社駐地由茅箭堂遷往顧家崗。1973年十堰市由地轄市升格為省轄市。1984年4月16日，省人民政府批準設立茅箭區(qū)（縣級）。1986年9月白浪區(qū)公所并入茅箭區(qū)。

1996年，茅箭區(qū)面積539平方千米，人口約20萬人。轄3個街道、5個鄉(xiāng)：五堰街道、二堰街道、武當路街道、大川鄉(xiāng)、小川鄉(xiāng)、茅塔鄉(xiāng)、大坪鄉(xiāng)、鴛鴦鄉(xiāng)。區(qū)府駐武當路。境內(nèi)有國營五條嶺林場。

2000年第五次人口普查，茅箭區(qū)總?cè)丝?67855人，其中（4個街道、1個鎮(zhèn)、4個鄉(xiāng)）：武當街道54268人，二堰街道75648人，五堰街道83314人，白浪街道37868人，大川鎮(zhèn)4615人，小川鄉(xiāng)1264人，大坪鄉(xiāng)2539人，茅塔鄉(xiāng)3308人，鴛鴦鄉(xiāng)5031人。

2004年末，茅箭區(qū)總?cè)丝?32282人，轄4個街道、1個鎮(zhèn)、2個鄉(xiāng)，34個居委會、42個村委會。2005年末，茅箭區(qū)轄4個街道、1個鎮(zhèn)、2個鄉(xiāng)，31個居委會、41個村委會。

2010年第六次人口普查，茅箭區(qū)常住總?cè)丝?99449人，其中：武當路街道47476人，二堰街道122898人，五堰街道136909人，白浪開發(fā)區(qū)白浪街道50561人，大川鎮(zhèn)2920人，茅塔鄉(xiāng)3874人，鴛鴦鄉(xiāng)33410人，小川鄉(xiāng)1401人。