春秋为牟国、齐嬴邑、平州（汉为梁父）邑地。秦置嬴县，（治所在今羊里镇城子县村），属济北郡。莱芜区西汉增置牟县（治所在今钢城区辛庄镇赵家泉村），又于牟县以北置莱芜县，因治所设在淄水流域的莱芜谷，故名莱芜，故址在今淄川东南的口子乡城子庄。嬴、牟、莱芜三县同属泰山郡。
东汉、三国、魏晋沿袭未变。隋唐以后，相继无牟、嬴、平州建置，代之以莱芜。武则天长安四年（704年），县城迁至今莱城东北南文字村。金大定十二年（1172年），县治由南文字村迁至今址。中华人民共和国建国之初县委县政府驻口镇，
1953年秋县委县政府由口镇迁至莱城，相继隶属泰安专署、济南市、泰安地区行政公署。1983年8月改为县级莱芜市，由泰安市代管。
1992年11月，经国务院批准，莱芜市由县级市升为地级市，辖莱城、钢城两个区。
1997年，莱芜区（2018年及以前称莱芜市莱城区，下同）辖1个街道（城市街道）、13个镇（张家洼镇、口镇、羊里镇、方下镇、牛泉镇、高庄镇、南冶镇、辛庄镇、苗山镇、上游镇、大王庄镇、寨里镇、杨庄镇）、11个乡（北孝义乡、圣井乡、铁车乡、见马乡、常庄乡、和庄乡、腰关乡、茶业口乡、雪野乡、鹿野乡、大槐树乡），共有88个管理区，906个行政村（居委会），1085个自然村。区政府驻城市街道。
2000年12月14日，撤销北孝义乡，将其行政区域并入城市街道办事处；撤销南冶镇、高庄镇，以原南冶镇和高庄镇的行政区域设立高庄街道办事处，办事处机关驻原高庄镇人民政府驻地；撤销张家洼镇，以原张家洼镇的行政区域设立张家洼街道办事处，办事处机关驻原张家洼镇人民政府驻地；撤销铁车乡，将其行政区域并入辛庄镇；撤销常庄乡、见马乡，将其行政区域并入苗山镇；撤销腰关乡、茶业口乡，以原腰关乡和茶业口乡的行政区域设立茶业口镇，镇人民政府驻原茶业口乡人民政府驻地；撤销鹿野乡、上游镇、雪野乡，以原鹿野乡、上游镇、雪野乡的行政区域设立雪野镇，镇人民政府驻原上游镇人民政府驻地；撤销大槐树乡，将其行政区域并入大王庄镇；撤销圣井乡，将其行政区域并入牛泉镇。
2001年5月，成立莱芜经济开发区，将凤城街道办事处所辖程故事、大故事、小故事、冯家林划归其管辖。2001年12月，将凤城街道办事处所辖南姜庄、北姜庄、地理沟、黄泥沟划入莱芜经济开发区。
2002年10月，设立鹏泉街道办事处，将莱芜经济开发区所辖的程故事、大故事、小故事、冯家林、南姜庄、北姜庄、地理沟、黄泥沟和莱城区凤城街道办事处所辖的前宋、后宋、李陈庄、北孝义、孝义楼、中和、南连河、北连河、朴务头、毕家庄、郭家庄、官厂、大桥、孙故事、南孝义、南张家庄、陶家庄、泉子共26个村（居）划归其管辖。
2003年6月，设立泰钢工业园，将凤城街道办事处的曹东、曹西、马庄、古石沟、孟家峪、蔺家庄和张家洼街道办事处的东白龙、西白龙、沙家庄、刘家庄共10个行政村划归其管辖。2003年10月，将凤城街道办事处的杨家庄、西峪、马龙崮、柳龙崮、瓜皮岭5个村划归鹏泉街道办事处管辖。
2005年，该区辖4个街道、11个镇、1个乡：凤城街道、张家洼街道、高庄街道、鹏泉街道、口镇、羊里镇、方下镇、牛泉镇、辛庄镇、苗山镇、雪野镇、大王庄镇、寨里镇、杨庄镇、茶叶口镇、和庄乡。
2006年6月23日，将凤城街道办事处的东龙崮、南龙崮、前坡、磨山子、近崮、邹家埠、北张家庄、东沈家庄、长安、老鸦峪、孔家庄、姜家庄、傅家庄、大山、小山、侯盘龙、前盘龙、陈盘龙、马盘龙、段盘龙、草沟、汶阳、西陈家峪、中陈家峪、小陈家峪、上陈家峪26个行政村和辛庄镇的郭家沟、秦家洼、大石家3个行政村共29个村划归莱芜经济开发区鹏泉街道管辖。同时，将辛庄镇划归钢城区管辖。2007年4月28日，将雪野镇整建制划归雪野旅游区管理，行政区划仍属于莱城区。
2010年4月30日，将口镇狂山村划归雪野镇管辖。5月10日，撤销和庄乡，以原行政区域设立和庄镇
2020年7月，撤销莱芜区口镇，以其原行政区域设立口镇街道，街道办事处机关驻原口镇政府驻地；撤销莱芜区羊里镇，以其原行政区域设立羊里街道，街道办事处机关驻原羊里镇政府驻地；撤销莱芜区方下镇，以其原行政区域设立方下街道，街道办事处机关驻原方下镇政府驻地；撤销莱芜区雪野镇，以其原行政区域设立雪野街道，街道办事处机关驻原雪野镇政府驻地。
莱芜区共辖8个街道、7个镇，分别是凤城街道、张家洼街道、高庄街道、鹏泉街道、口镇街道、羊里街道、方下街道、雪野街道、牛泉镇、苗山镇、大王庄镇、寨里镇、杨庄镇、茶业口镇、和庄镇。莱芜区人民政府驻凤城街道凤城西大街148号。
