夏、商、周時期稱薛國,春秋時期屬魯國。
西漢時期分屬魯國薛縣、沛郡廣戚縣和東?ば玛柨h、郡陽縣。
東漢時期分屬魯國薛縣、彭城國廣戚縣和東?椋▃henɡ)縣、陰平縣。
隋至清,隸屬蕃縣(曾更名為滕陽、滕縣)、氶縣(曾更名蘭陵縣、嶧縣)。
民國中期,廢縣建區(qū)、鄉(xiāng)、鎮(zhèn),分屬滕、沛、嶧。
抗戰(zhàn)時期建置臨城縣。
1952年9月,臨城縣因與河北省臨城縣重名改稱薛城縣,1956年3月薛城縣撤銷。
1957年底至1958年春,滕嶧二縣撤銷區(qū)級建制,并小鄉(xiāng)為大鄉(xiāng);1958年秋成立人民公社,今薛城區(qū)境西部屬滕友誼(臨城)人民公社,東部屬嶧縣紅星(鄒塢)人民公社,南部屬嶧縣周營人民公社。
1960年1月,嶧縣改稱棗莊市,3月臨城公社改屬棗莊市。
1962年6月建置薛城區(qū),共轄8個鎮(zhèn)5個鄉(xiāng)至2000年未變;2001年鄉(xiāng)鎮(zhèn)規(guī)模調(diào)整后,全區(qū)共轄5個鎮(zhèn)、4個街道;2019年7月至2021年11月,進一步合理優(yōu)化行政區(qū)劃調(diào)整后,共轄4個鎮(zhèn)、6個街道。