原属休宁县，宋、元之后渐成集镇，清末已成皖南大镇。1949年置屯溪市，为徽州专署驻地。1961年曾与休宁县合并。1987年撤市改为黄山市屯溪区。
1996年，屯溪区面积249平方千米，人口月13.7万人，辖3个街道、3个镇、2个乡：昱东街道、昱西街道、昱中街道、屯光镇、黎阳镇、阳湖镇、新潭乡、奕棋乡。区政府驻新安路。
2000年第五次人口普查，屯溪区常住总人口155233人，其中，昱东街道21512人，昱中街道37440人，昱西街道8745人，老街街道10423人，屯光镇17163人，阳湖镇21658人，黎阳镇19302人，新潭乡9139人，奕棋乡9851人。
2004年末，屯溪区辖4个街道、5个镇：昱东街道、昱中街道、昱西街道、老街街道，屯光镇、黎阳镇、阳湖镇、新潭镇、奕棋镇。
2010年第六次人口普查，屯溪区常住总人口217637人，其中，昱东街道24551人，昱中街道35080人，昱西街道16877人，老街街道12834人，屯光镇47480人，阳湖镇42028人，黎阳镇15893人，新潭镇11887人，奕棋镇11007人。
2015年7月，将徽州区岩寺镇长源村、仙和村和西溪南镇长林村（3村总面积约15平方千米，总人口约0.7万人），休宁县万安镇蕉充村、霞高村、陈坑村、瓯山村（4村总面积约20平方千米，总人口约0.6万人）划入屯溪区新潭镇。
