台儿庄地区历史悠久，从兰城店乡西兰城村出土的大汶口文化时代的文物，邳庄乡赵村出土的岳石文化和龙山文化的文物，以及龙山文化时期的晒米城遗址证明，在新石器时期，就有人类在这里繁衍生息。
现台儿庄区境域夏属鄫(zeng)国，商属偪(bi)阳国，西周、春秋因之。
鲁襄公十年（前563)晋灭偪阳于宋。
后，楚灭宋改偪阳国为傅阳县。
当时区境西部属傅阳县，东部属兰陵县。
秦时为郯郡辖地，西属傅阳县，东属兰祺县。
西汉时西部属楚国傅阳县，东属兰祺县。
东汉时东部属东海郡氶(zheng)县，西属彭城国傅阳县。
三国时属魏，郡县制沿袭东汉。
西晋时，先属东海郡，后北部属兰陵郡氶县，西部属彭城国傅阳县。
东晋时，北部属兰陵郡氶县，西部属彭城郡。
南北朝时属兰陵郡氶县。
隋朝时属彭城郡兰陵县。
唐朝时属河南道沂州氶县。
五代时，先后属后梁、后唐、后晋、后汉、后周，隶属沂州氶县。
北宋时属京东东路沂州氶县。
金时，先属山东西路，后为河南路邳州兰陵县辖，后改属峄州兰陵县。
元时，为山东西路峄州兰陵县管辖，东南少部分属邳州武原县。
明时，先属山东省济宁府，后为兖州府辖。
洪武二年（1369）降(jiang)峄州为峄县。
清时属山东峄县，现张山子镇部分地区属于滕县。
民国时期沿袭清朝，现兰城店乡和邳庄乡之部分地区属兰山县、邳县。
中华人民共和国成立后，1949年10月至1953年8月为山东省兰陵县辖，1953年9月至1960年1月属山东省峄县，1960年1月至1962年5月属枣庄市，1962年6月始设台儿庄区，沿用至今。