西林區名源于境內的小西林河名。大、小西林河均發源于美溪區境內，故有大、小西林之稱。小西林河盛產細鱗魚，“西林”取其諧音得名。原屬湯原縣管轄。1945年“九三”抗日戰爭勝利后，這里只住有少數獵戶。1947年10月，從佳木斯市移民47戶來此開荒種地，始建佳林村，隸屬湯原縣南岔區管轄，1950年改隸第五區。1952年10月劃歸伊春縣，1953年劃歸第二區管轄。1956年并村劃鄉，設置佳林鄉。1957年撤縣設市后，劃歸美溪區，設置西林街道辦事處。1968年8月，改稱西林公社。1969年10月13日，將美溪區管轄的西林地區劃出，設置伊春市西林區。

1992年末，西林區位于伊春市境南部，小西林河從境內通過。東、南與金山屯區、南岔區接壤，西、北與美溪區毗連。南烏線鐵路通過境內設站。全區總面積457平方千米，總人口5.44萬人，其中非農業人口5.03萬人；回、蒙古、滿、朝鮮等少數民族人口約占3%。轄設西林、三公 里、新興、白林、苔青5個街道。區政府駐地西林街，距市區中心41千米。（摘自《黑龍江省志·地名錄》，有改動）

2000年第五次人口普查，西林區總人口48054人，其中：西林街道12089人，新興街道22337人，白林街道3362人，瞢青街道2941人，三公 里街道7325人。

2000年，行政區劃面積381平方千米。轄5個街道辦事處，39個居委會，3個村委會。全區總戶數18 355戶，總人口54 133人。（《伊春年鑒·2001年版》）

2004年，西林區轄3個街道辦事處、12個社區，總人口為52 818人，農業人口為1 086人。