铁东区建区较晚，因位于沈大铁路以东而得名。
1379年（明洪武十二年）置鞍山驿，驿北置长店铺（后演称长甸铺），属辽东都司定辽中卫地。
1653年（清顺治十年），清代设辽阳府（后改为奉天府），辖辽阳州，今区境属辽阳州地。
1912年后，中华民国前期属辽阳县管辖。
1921年10月，辽阳县始设区，区内的长店铺、大石头、八卦沟村受辽阳县第六区管辖。
东北沦陷后，1937年（民国26年）12月1日鞍山设立市制，辽阳县第六区管辖的长店铺、大石头、八卦沟村划属鞍山市辖地。
1940年6月1日，伪鞍山市公署将全市划分25个区，铁东区境内置“大正”、“富士”、“浅间”、“大宫”、“大和”、“朝日”、“桔”、“初音”、“曙”、“音羽”、“长大”等11个区。
1945年“九三”胜利后，鞍山市民主政府于11月决定，在长大铁路以东的南部市区置铁东区。
1946年6月，国民党政府占据鞍山后，在区内置大同、兴华、和平、正义、文化、日新、永平、光复、铁东、长甸等11个区。
1953年，在区内长甸铺西北地下发现汉墓及陶器等文物。1954年6月，该地附近又发现陶俑、陶片、瓷片、红烧土等文物。据考证，汉代以前就有人群在这里耕耘生息。
1997年，铁东区面积13.8平方千米，辖12个街道：胜利街道、长甸街道、解放街道、山南街道、园林街道、站前街道、钢城街道、和平街道、对炉街道、东长甸街道、湖南街道、常青街道。区政府驻胜利街道。
1998年，铁东区人民政府下设12个街道，有293个社区。
2002年，将千山区大孤山镇的营城子村、高官岭村和东鞍山镇的后三家峪村划入铁东区，成立新兴街道；将鞍山高新技术产业开发区东区区域由千山区划归铁东区。