明嘉靖十九年（1540）大冶县设道士洑、磁湖等七个市，现西塞山区管辖的范围是道士洑的全部和磁湖市的一部分。
清康熙年间，大冶县设有石灰窑市、道士洑市。
清同治七年（1986）石灰窑市改为石灰窑堡。
民国十年，县有十个区，第二区有申明堡、五庙堡、道士堡、石灰窑堡、黄石堡（区公所设在石灰窑）；民国二十三年（1934）《湖北县政概要》载，大冶县共设10个区公所，石灰窑区公所属第二区，驻石灰窑；民国二十七年（1938）日寇入侵，大冶沦陷，日军在大冶建立伪政权，并在石灰窑、黄石港两镇设“石黄示范区”，办事机构在石灰窑；民国三十四年（1945）日本投降，国民党接管大冶县，恢复石灰窑镇。
1949年5月15日石黄镇解放，先后设立石灰窑工业特区、大冶工矿特区，下辖黄石港、石灰窑和申五、长乐、下章、铁麓四乡。
1950年8月黄石市人民政府成立，9月成立石灰窑镇公所，次年8月撤销，设上窑、下窑、胜阳港三个街人民代表临时办事处。
1952年8月设立石灰窑镇公所，下设上窑、中窑、胜利、黄厂、车站、和平、民主、江边、新市、胜阳港、下窑十一个街人民代表临时办事处及沿湖乡、联合村、菜园村。
1953年6月，胜阳港、新市划归黄石港镇。
1955年4月撤销石灰窑镇，组建黄思湾、石灰窑、陈家湾三个街道。
1962年6月，成立黄思湾、石灰窑、陈家湾三个城市人民公社。
1972年1月，相应改为黄思湾区、石灰窑区、陈家湾区。
1979年4月黄思湾区、石灰窑区、陈家湾区三个区合并为一个大区定名为石灰窑区，成立石灰窑区人民政府，为县级行政单位，下设石料山、陈家湾、上窑、下窑、黄思湾5个街道；同年12月西塞山区公所划归石灰窑区管辖。
1984年12月，下陆南湖乡白塔崖大队划入石灰窑区。
1985年2月，设立西塞山乡和黄荆山乡；同年5月，大县四顾闸镇凉山、新闸两村划归西塞山乡，大冶四棵乡的登峰村、湖山乡（现汪仁镇）的山上村划归黄荆山乡。
1994年12月，大冶市河口镇划归石灰窑区管辖。
2001年10月，石灰窑区更名为西塞山区。