距今6000多年前，惠山区境内新渎庙墩上、玉祁芦花荡等地，就出现了无锡地区最早的原始氏族居住点。

汉高祖五年（前202年），建无锡县。惠山辖区隶属无锡县。宋代以前，无锡县分设26乡，宋至明万历时（960—1620）并为22乡。惠山区地处无锡县的兴宁、兴道、万安、招义、青城、神护、富安、布政、开原、天授10乡境内。清雍正二年（1724），分设无锡、金匮2县，无锡县辖12乡，金匮县辖10乡，城厢内域各半。清光绪三十四年（1908），裁并22乡为10市、7乡，惠山辖区时属无锡县的天上市、天下市、青城市、万安市、开原乡和富安乡。

民国元年（1912），无锡、金匮两县并为无锡县，沿袭旧制，续为10市、7乡。惠山辖区仍隶属无锡县的万安、青城、天上、天下市和富安、开原乡。民国十八年（1929），改17市、乡为17个区，以序数为区名。区以下分设乡、镇，全县共设110个镇、442个乡。惠山辖区时属无锡县的第四区、第五区、第十五区、第十六区和第十七区。民国二十三年（1934）7月1日，无锡县17个区调整为10个区，乡镇同时裁并，分设78镇、121乡。惠山辖区时属无锡县的第四区（原第四区、第十七区合并）、第五区（原第五区、第六区合并）、第九区（原第十五区）和第十区（原第十六区）。民国三十四年（1945），全县仍设10个区，区名由序数改为以地名命名，并调整部分乡镇，全县共设80个镇、121个乡。惠山辖区时属无锡县的藕塘区、长安桥区、前洲区和洛社区。                      

1949年4月23日，无锡县解放，全县分设5个区署、6个指导区和1个玉祁自治实验乡。惠山辖区时属无锡县的张村区署、新渎区署、第四指导区和玉祁自治实验乡。

1949年10月1日，中华人民共和国成立。1950年5月，全县调整为15个区，惠山辖区时属无锡县的西漳区、玉祁区、洛社区、新渎区和藕塘区。1954年年末，无锡县由15个区调整为13个区。1956年4月，合并为7个区。1957年9月，又进一步合并为5个区。今惠山辖区时属无锡县的新渎区、洛社区和张泾区（长安乡）。1958年4月，撤销区级建制。同年9月，实现“人民公社化”，实行“政社合一”的体制，无锡县设立39个人民公社，今惠山辖区隶属无锡县的堰桥、长安、西漳、前洲、玉祁、洛社、石塘湾、钱桥、藕塘、杨市和陆区人民公社（1960年，划陆区公社安阳山以东、新渎桥以南、直湖港以西之地为阳山农场）。1983年，无锡县撤销人民公社建制，全县设立35个乡和1个县属镇，惠山辖区时属无锡县的堰桥、长安、西漳、前洲、玉祁、洛社、石塘湾、钱桥、藕塘、杨市、陆区、阳山乡和洛社镇。1995年6月8日，国务院批准撤销无锡县，设立锡山市（县级），辖原无锡县的33个建制镇。今惠山辖区时属锡山市的洛社镇（由原洛社乡和洛社镇合并）、堰桥镇、长安镇、西漳镇、前洲镇、玉祁镇、石塘湾镇、钱桥镇、藕塘镇、杨市镇、阳山镇和陆区镇。

2000年12月21日，国务院批准撤销锡山市，分别设立锡山区和惠山区，并入无锡市区。至2024年，惠山区建制保持不变，成为无锡5个市辖区之一。