美溪區名源于美溪火車站名。美溪，意為“美麗的河川”。原屬湯原縣管轄。1945年“九三”抗日戰爭勝利后，1947年隸屬湯原縣管轄，名為集賢村。1948年12月，設美溪村，隸屬南岔區管轄。1952年10月，劃歸伊春縣管轄，翌年春設置美溪鎮，隸屬第一區。1955年8月，撤銷美溪鎮，設置美溪區。1956年12月，復設美溪鎮。1957年伊春撤縣設市后，同年11月，將美溪、大豐、五道庫3鎮合并設立伊春市美溪區。1958年11月，改為美溪人民公社。1962年12月17日，省人民委員會批準，將大西林區并入美溪區。1964年9月，區與林業局合并，實行“政企合一”管理體制。1969年10月13日，將西林地區劃出，設置西林區。1950？年8月，建立美溪林務分局。

1992年末，美溪區位于伊春市境中部，湯旺河橫貫全區。東與鶴崗市相連，東南與金山屯、西林區接壤，南抵南岔區，西靠烏馬河區，北與五營、紅星、新青區毗鄰。南烏線鐵路通過境內設站。區總面積2258.9平方千米，總人口5萬人，其中非農業人口4.62萬人；滿、蒙古、回、朝鮮等少數民族人口約占6%。轄美溪、緩嶺、五道庫、大西林4個街道。區政府和美溪林業局駐地美溪街，距市區中心20.5千米。（以上摘自《黑龍江省志·地名錄》，有改動）

2000年第五次人口普查，美溪區總人口41634人，其中：美溪街道27528人，大西林街道5466人，五道庫街道1321人，緩嶺街道1670人，對青山街道1106人，群巒街道466人，蘭新街道555人，順利河街道436人，松嶺街道399人，青山口街道339人，金沙河街道261人，樺皮羌子街道261人，碧倉庫街道276人，三股流街道810人，臥龍河街道740人。