很早以前，人類在此農耕漁獵，繁衍生息，創造出新樂文化。
春秋戰國時期，燕國的重鎮。公元前221年，秦始皇統壹中國後，分天下為36郡，沈陽隸屬遼東郡。
西漢時期，沈陽已具有城市輪廓，稱為“侯城”。
唐代，改稱“沈洲”。
公元921年，遼太祖移民到此，修築土城，生產隨之發展。
金代時期，金太祖攻占沈洲，沿用“沈洲”之名。
1296年，元代重建土城，改沈洲為“沈陽路”，歸遼陽管轄。由於沈陽地處沈水（渾河）之北，以中國傳統方位論，即“山北為陰，水北為陽”，故改沈洲為沈陽。從此，“沈陽”這壹名稱正式出現在史料上。
1386年，明朝改稱“沈陽路”為“沈陽中衛”。
1625年，清太祖努爾哈赤把都城從遼陽遷到了沈陽，並在沈陽城內著手修建皇宮（今沈陽故宮）1643年清太宗皇太極改稱沈陽為“盛京”。
1644年，清朝遷都北京後，沈陽為陪都。
1657年， 清朝以“奉天承運”之意在沈陽設奉天府，沈陽又名“奉天”。
1911年，辛亥革命後，沈陽成為奉系軍閥統治的首府。
民國二十六年（1938年）1月1日在區界內建立沈陽區。
民國三十六年（1948年）11月20日，沈陽區與沈河區合並，定名為沈河區。
1952年2月，沈陽市進行調整時，將原南市區，北市區，北關區3個區10個公社（街道）劃入沈河區。
2000年，沈河區轄16個街道。
2001年，沈河區轄16個街道：壹經街道、二經街道、大西街道、小西街道、大南街道、小南街道、濱河街道、萬蓮街道、中街街道、正陽街道、惠工街道、朱剪爐街道、文化路街道、風雨壇街道、山東廟街道、新北站街道。
2005年1月17日，沈陽市人民政府同意沈河區將原16個街道辦事處調整為10個街道辦事處，並對街道辦事處行政管轄區域進行調整。同日，沈河區召開街道體制改革動員大會，將原有16個街道辦事處調整為10個，分別是：新北站、朱剪爐、皇城、大西、山東廟、風雨壇、濱河、萬蓮、大南、五裏河10個街道辦事處。
2010年2月，沈陽實行新的區劃調整，將東三環以西，渾河以南 ，沈吉鐵路以北的原東陵區城區部分劃歸沈河區，至此，沈河區轄區面積增加到58平方公裏，下轄15個街道，124個社區。