東西湖區因境內原有東湖、西湖兩個緊密相聯的泛水湖群而得名。春秋戰國時期屬古云夢澤，夏商屬荊州地，后為楚地，秦漢以后，先后隸屬安陸縣、沙羨縣、石陽縣、沌陽縣、漢津縣。隋大業二年改漢津縣為漢陽縣，東西湖屬漢陽縣（今蔡甸區）。此后經唐、宋、元、明、清各代，雖州郡建制屢有改變，轄區始終屬漢陽縣管轄。1957年建武漢市國營農場管理局，1958年改稱武漢市東西湖農場管理局。1979年建東西湖區。

1996年，東西湖區面積495.5平方千米，人口約22.7萬人。轄1街道1鎮，即吳家山街道、新溝鎮。境內有12個農場。區政府駐吳家山街。

2000年第五次人口普查，東西湖區總人口298479人，其中：吳家山街道76911人，新溝鎮16213人，柏泉辦事處12647人，三店辦事處14330人，李家墩辦事處27249人，慈惠墩辦事處22830人，走馬嶺辦事處13563人，常青花園開發區21385人，徑河辦事處13521人，長青辦事處24447人，荷包湖辦事處9162人，新溝辦事處12108人，辛安渡辦事處15940人，東山辦事處18173人。

2004年末，東西湖區面積495.3平方千米，總人口30.6萬人。轄1個街道、1個鎮、10個辦事處，67個居委會、65個村委會。

2005年，撤銷新溝鎮，設立新溝鎮街道辦事處，管轄范圍為原新溝鎮和荷包湖辦事處轄區范圍（鄂民政發[2005]32號，武民政[2005]65號）。同年，武漢市政府批準：在原長青辦事處范圍設立長青街道辦事處；在原慈惠辦事處范圍設立慈惠街道辦事處；在原新溝和走馬嶺2個辦事處范圍設立走馬嶺街道辦事處；將原徑河、三店、柏泉3個辦事處的部分轄域調整合并為徑河街道辦事處；將原李家墩、徑河、三店3個辦事處的部分轄域調整合并為金銀湖街道辦事處；將原李家墩辦事處的部分轄域設立為將軍路街道辦事處。上述街道辦事處負責管轄區域內的社會行政事務工作，轄區內原農場按企業運作。

2010年第六次人口普查，東西湖區常住總人口452053人，其中：吳家山街道115067人，柏泉辦事處9402人，將軍路街道42259人，慈惠街道16373人，走馬嶺街道26744人，徑河街道36937人，長青街道41648人，辛安渡辦事處12620人，東山辦事處14446人，新溝鎮街道17839人，金銀湖街道58891人，常青花園新區管委會55353人，臺商工業園區管委會4474人。

2011年末，全區總面積499.71平方千米，戶籍總人口268949人，其中非農業人口84484人。轄8個街道、3個辦事處，103個社區、42個行政村。（武漢年鑒2012數據）