春秋，置栾邑，治所在今区城北北十里铺。相传为晋大夫栾宾之后，晋中军元帅、正卿栾书之封邑。

 

战国，初属中山国，后归赵。

秦，属巨鹿郡。

西汉，置关区，治所在今区北北十里铺，属恒山郡。吕后元年（前187年）封恒山郡为恒山国，八年（前180年）国除为郡。文帝元年（前179年）改恒山郡为常山国，时为国，时为郡，期间均辖关区。

东汉，章和元年（87年）省关区，改置栾城区，属常山郡，区址移至今区治南25里、赵区西北之轮城村。

三国魏时，撤销栾城区，并入平棘区，属常山郡。

晋，仍为平棘区地，析常山郡置赵国，属赵国。

北魏，太和十一年（487年）析平棘复置栾城区，治所在今区治西2里焦家庄村东，属赵郡。直到元末，治所未变。

北齐，天保元年（550年）废栾城区。

隋，开皇十六年（596年），省赵州，置栾州，复置栾城区，属栾州管辖。大业2年（606年），栾州废，复置赵州，栾城区改隶赵州。三年（607年），罢赵州为郡，辖栾城区。

唐，武德三年（620年），栾城区属赵州。武德五年（622年），赵州改栾州，属栾州。贞观元年（627年）栾州复名赵州，又改属赵州。天宝元年（742年）属赵郡。至德二年（757年）属赵州。大历三年（768年）改隶恒州。元和十五年（820年）改恒州为镇州，栾城改隶镇州。天祐二年（905年），朱温为避父讳，改栾城为栾氏区，属镇州。

五代后梁时，栾氏区属赵州。后唐同光元年（923年）又改称栾城区，属北都，后栾城属镇州。长光三年（932年），属真定府。后晋天福七年（942年），属恒州。天福十二年（947年），又改属镇州。后汉乾祐元年（948年），属真定府，后周广顺元年（951年），改属镇州。

宋，初期栾城区属镇州。庆历八年（1048年）改属真定府。

金，属河北西路真定府。

元，蒙古置总管府于真定路，辖1府5州，栾城先属赵州，后改属真定路。

明，洪武元年（1368年），栾城改属真定府赵州。十年（1377年），治所由焦家庄村东移今址。

清，栾城为直隶省真定府属区。雍正元年（1723年），因避世宗胤禛讳，改真定府为正定府。栾城属正定府。

抗日战争时期，1938年属冀南行署四专区管辖。1940年6月，划归冀中一专区管辖。1940年9月，属晋察冀边区冀中区第七专区。1944年栾城区改属冀中区第六专区。

解放战争时期，1945年3月调整行政区划，栾城区与正定区、获鹿区部分村建立联合区，成为栾正获区。1946年3月撤销栾正获区，恢复栾城区。

中华人民共和国成立后，隶属石家庄专区。曾与藁城、无极、石家庄市桥东区和赵区合并。1970年属石家庄地区。1986年4月5日改属石家庄市。2000年3月方村镇12个村划归石家庄市裕华区。目前，辖五镇三乡共182村。