春秋属楚地，秦属长沙郡。
自汉至民国初期分别属于临湘、善化、长沙等县域。
作为独立的行政区域建置，始于1934年，是当时长沙城区的主要部分；1937年，撤区设太平、黄兴两镇；1939年，长沙市政府裁撤，太平镇、黄兴镇合并为城西镇，归长沙县政府管辖，隶属湖南省第一行政督察区；1942年，长沙市政府恢复，城西镇仍由市政府管理；1944年，撤镇改区，同年6月，长沙被日寇占领；1945年日本投降后，恢复区公所；1949年10月，成立城西区人民区公所；1951年9月，撤区公所设城西区人民政府；1952年1月，所属居民委员会改为街道办事处；1955年5月，改城西区人民政府为西区人民委员会；1956年，水上区并入西区；1958年，西区辖西园、福星街、如意街、坡子街、西长街、半湘街、学院街、水陆洲8街道；1960年，全市实行人民公社化，西区改先锋人民公社，辖如意街、西长街、西园、八角亭、学院街、半湘街、水陆洲分社，同年3月，省人民委员会批准，从长沙县划出岳麓公社，设立岳麓区，以岳麓公社的行政区域为岳麓区的行政区域；1961年，恢复区建制，复名西区；1962年，恢复长沙市郊区，除辖原郊区地域外，并将岳麓区的天顶、望岳2个人民公社划归郊区；1968年，改区人民委员会为区革命委员会，各街道相应改为革命领导小组；1975年，撤销岳麓区，其行政区域并入西区；1981年，撤西区革委会，成立西区人民政府；1996年，长沙市辖区行政区划调整，撤销西区，成立新的岳麓区；1998年1月、2001年1月、2001年8月分别作了行政区划微调；2008年6月，原望城县坪塘镇、含浦镇、莲花镇划归岳麓区，同年8月，原望城县雨敞坪镇划归岳麓区；2012年，撤销坪塘镇设立坪塘街道，撤销含浦镇设立含浦街道，撤销天顶乡设立天顶街道；2013年1月，坪塘街道析置洋湖街道，含浦街道析置学士街道。