清光緒二十三年(1897)，開始開采石油，是中國石油開采最早的地區(qū)之一。
1926年，引進蘇聯(lián)技術(shù)設備正式建廠，是新疆石油的發(fā)祥地。
1954年，獨山子為新疆省直轄的地方區(qū)域。
1952年，稱獨山子礦區(qū)。
1956年，設立獨山子鎮(zhèn)，屬自治區(qū)直轄。
1958年，劃歸克拉瑪依市，設立獨山子區(qū)。
1970年，成立政企合一的獨山子礦區(qū)。
1982年，克拉瑪依市改為設區(qū)的地級市，下設獨山子區(qū)。
1984年，克拉瑪依市降為縣級市，撤銷獨山子區(qū)，設立獨山子鎮(zhèn)（縣級建制）。
1990年1月8日，克拉瑪依市恢復為地級市，獨山子鎮(zhèn)為也復為獨山子區(qū)。