1906年设抚民厅，后为锦西厅，1932年改锦西县，1985年改锦西市（县级市）。1989年，锦西市升格为地级市，同时组建连山区。【1989年6月12日，国务院（国函[1989]42号）批准：锦西市恢复升格为地级市，同时组建连山区，以原县级锦西市的9个街道办事处和杨屯、杨家杖子、高桥、寺儿堡、虹螺岘、台集屯、新台门、金星、锦郊、东青堡、塔山、沙河营、老官堡、石灰窑、杨郊、孤竹营子、白马石、山神庙子、张相公屯19个乡镇为锦西市连山区行政区域。其中葫芦岛区辖原管辖的4个街道办事处和稻池乡，原锦西市的独树沟乡；南票区辖原管辖的8个街道办事处和兰甲屯、沙锅屯乡，原锦西市的暖池塘、缸窑岭镇、黄土坎乡。】
1996年，连山区面积1671平方千米，人口约62万人。辖9个街道、8个镇、11个乡：兴工街道、渤海街道、化机街道、连山街道、一零八街道、水泥街道、站前街道、化工街道、石油街道、台集屯镇、寺儿堡镇、金星镇、杨家杖子镇、钢屯镇、虹螺岘镇、高桥镇、新台门满族蒙古族镇、山神庙子乡、石灰窑乡、白马石乡、东青堡乡、老官堡乡、沙河营乡、孤竹营子乡、杨郊乡、张相公屯乡、塔山乡、锦郊乡。
？年，设立葫芦岛市高桥经济技术开发区，以连山区高桥镇辖区为高桥经济技术开发区辖区；高桥镇和高桥经济技术开发区合署办公。2000年3月20日，设立葫芦岛市杨家杖子经济技术开发区，以连山区杨家杖子镇辖区为杨家杖子经济技术开发区辖区；杨家杖子镇和杨家杖子经济技术开发区合署办公。
2002年3月4日，省政府（辽政[2002]62号）批复同意：撤销石灰窑子乡、东青堡乡，合并设立大兴乡，乡政府驻地为原东青堡乡的大兴村；撤销塔山乡、老官堡乡，合并设立塔山乡；撤销锦郊乡，设立锦郊街道办事处；撤销杨家杖子镇，设立杨家杖子街道办事处；撤销新台门满族蒙古族镇，设立新台门镇，继续享受民族乡待遇。
2007年，全区总面积1660平方千米、总人口626470人，其中农村总面积1466.1平方千米、总人口329197人。辖9个街道（其中锦郊街道按乡镇体制管理）、15个农村乡镇、1个经济开发区、1个省级扶贫开发区，其中孤竹营乡、白马石乡、新台门镇、山神庙乡为省级贫困乡镇。
2010年第六次人口普查，连山区常住总人口605186人，其中：连山街道36992人，站前街道24337人，渤海街道39440人，兴工街道42925人，石油街道20492人，化工街道52313人，化机街道26886人，水泥街道15587人，锦郊街道29749人，虹螺岘镇30115人，高桥镇24869人，钢屯镇31699人，寺儿堡镇26445人，新台门蒙古族镇17702人，金星镇28041人，台集屯镇16041人，沙河营乡19332人，孤竹营子乡4617人，白马石乡5845人，山神庙子乡12302人，塔山乡23435人，张相公屯乡14022人，杨郊乡9265人，大兴乡21058人，杨家杖子经济技术开发区31677人。
2011年，将连山区高桥镇整建制划归南票区（辽政[2011]205号）。2012年，将连山区台集屯镇、金星镇划入南票区（辽政[2012]19号）；将连山区虹螺岘镇、张相公屯乡划入南票区（辽政[2012]23号）；将连山区大兴乡划入南票区。
2013年11月12日，省政府（辽政[2013]226号）批复同意：将高桥农场北至南票区高桥镇万家屯村，南至打渔山泵业产业园区和谐路，东至王三线公路、毗邻季家屯村，西至沈山铁路高桥段的3.5平方公里区域，划归连山区管辖；将打渔山南票新城东至解放路，西至渔山路，南临滨海大道，北至建业街的1平方公里区域，划归南票区管辖。
连山区现辖11个街道、3个镇、6个乡：连山街道、站前街道、渤海街道、兴工街道、石油街道、化工街道、化机街道、水泥街道、锦郊街道、杨家杖子街道、毛祁屯街道、钢屯镇、寺儿堡镇、新台门镇、沙河营乡、孤竹营子乡、白马石乡、山神庙子乡、塔山乡、杨郊乡。区政府驻连山街道东城大街。
