張店古稱黃桑店。宋代，黃桑店中有一張氏店戶，門庭大，客房多，生意興隆，聞名遐邇。后來黃桑店之名漸被張家店取代。至元代，稱之為張店。

秦置昌國縣。元初為淄川縣三鎮之一。民國為桓臺縣第2區。1946年6月，張店第一次解放時，成立張店區，隸屬淄博特區。1947年3月，張店第二次解放，建立張店市，隸屬渤海行署。1948年3月，張店第三次解放，重建張店市。1950年5月，撤銷張店市，并入桓臺縣。同年11月，成立張周市，張店劃為張周市二區。1955年，淄博專區改為淄博市，撤銷張周市，成立淄博市張店區。

1992年1月24日，撤銷四寶山鄉，設立四寶山鎮；撤銷石橋鄉，設立石橋鎮。1992年12月12日，撤銷傅家鄉，設立傅家鎮。1994年12月29日，撤銷房鎮鄉，設立房鎮鎮。

1995年1月4日，撤銷大張鄉，設立大張鎮。1995年11月29日，設立科苑街道辦事處，將公園街道辦事處人民路川北和馬尚鎮的五里橋村劃歸科苑街道辦事處管轄，辦事處機關駐桑北路；設立和平街道辦事處，將公園街道辦事處商場西街、美食街以南和車站街道辦事處膠濟鐵路以北、柳泉路以西的區域劃歸和平街道辦事處管轄，辦事處機關駐太平路；將洪溝街道辦事處更名為杏園街道辦事處，將豐水鎮的良鄉村劃歸杏園街道辦事處。

1996年，全區面積349.2平方千米，人口約58萬人，轄11鎮6個街道。區政府駐馬尚鎮。

1997年1月7日，撤銷石橋鎮、四寶山鎮，合并設立寶石鎮（魯政函民字[1997]1號）。2000年末，全區轄6個街道、9個鎮，56個居委會、140個村委會。

2000年第五次人口普查，張店區常住總人口712290人，其中：車站街道50006人，公園街道61044人，杏園街道37913人，和平街道41000人，科苑街道74593人，體育場街道58138人，馬尚鎮43115人，南定鎮98458人，灃水鎮40997人，湖田鎮29765人，傅家鎮37502人，中埠鎮21252人，衛周鎮24487人，大張鎮13822人，房鎮鎮14223人，寶石鎮65975人。

2001年4月3日，大張鎮整建制合并到房鎮鎮。2001年末，全區總面積272平方千米。總人口59.88萬人，其中非農業人口42.45萬人。轄6個街道、8個鎮，127個行政村、72個居委會。

2002年末，全區總面積272平方千米。總人口61.14萬人，其中非農業人口43.85萬人，少數民族3404人。轄6個街道、8個鎮，140個行政村（居委會）。

2003年7月4日，山東省政府批復同意將桓臺縣果里鎮的閆高村、小官村、韓廟村、劉斜村、羅斜村、甘家村和周家鎮的楊樓村、郭家村共8個村劃歸張店區石橋街道辦事處管轄。

2003年末，全區總面積244.2平方千米。總人口59.64萬人，其中非農業人口44.75萬人。轄7個鎮、6個街道，114個行政村、72個社區。（數據不包括淄博高新區部分，下同）

2007年末，全區總面積244.2平方千米。戶籍人口61.05萬人，其中非農業人口47.12萬人。轄7個鎮、6個街道，114個行政村、72個社區。

2010年11月6日，《淄博市人民政府關于調整部分區縣鄉鎮街道辦事處行政區劃的通知》（淄政發[2010]90號）：撤銷湖田鎮，將其原行政區域并入杏園街道。辦事處機關駐地不變。撤銷衛固鎮、石橋街道，將原衛固鎮、石橋街道所轄行政區域并入四寶山街道。辦事處機關駐地不變。調整后，全區轄7個街道、6個鎮：車站街道、公園街道、杏園街道、和平街道、科苑街道、體育場街道、四寶山街道、馬尚鎮、南定鎮、灃水鎮、傅家鎮、中埠鎮、房鎮鎮。區政府駐馬尚鎮。

2015年4月，杏園街道更名為湖田街道，街道辦事處駐地由洪溝路33號遷至湖光路5號（原湖田鎮政府所在地）。