1984年9月，双塔区正式成立；撤销朝阳公社，设立孟克乡、八里堡乡。双塔区辖南塔街道、北塔街道、光明街道、前进街道、凌河街道5个街道办事处，孟克乡、八里堡乡2个乡，共109个居民委，15个村委会，114个村民组。
1986年4月，设立新华街道办事处，以光明街道办事处划分出8个居民委员会、前进街道办事处划分出5个居民委员会合计13个居民委员会为新华街道办事处的行政区域。区划调整后，双塔区辖南塔街道、北塔街道、光明街道、前进街道、凌河街道、新华街道6个街道办事处，孟克乡、八里堡乡2个乡。
1993年1月至3月，朝阳市政府批准：将龙城区的他拉皋乡、长宝营子乡划入双塔区管辖；将双塔区沈承路以西（包括龙城区政府所在地）以及新华街道划入龙城区管辖；将双塔区孟克乡的东三家村、八里堡乡的吴家洼村划归龙城区七道泉子镇管辖。区划调整后，双塔区辖南塔街道、北塔街道、光明街道、前进街道、凌河街道5个街道办事处，他拉皋乡、孟克乡、八里堡乡、长宝营子乡4个乡，122个居民委，村民委员会增至30个，双塔区总面积211平方公里。
1996年，双塔区辖5个街道、4个乡：南塔街道、北塔街道、光明街道、凌河街道、前进街道、八里堡乡、长宝营子乡、孟克乡、他拉皋乡。
1999年，辽宁省政府（辽政[1999]151号）批准：撤销八里堡乡、孟克乡，设立站南、龙山、燕北、红旗、凌凤5个街道办事处。将原孟克乡的三岔口村、新荒地村和二其营子村划入他拉皋乡。区划调整后，双塔区辖南塔街道、北塔街道、光明街道、前进街道、凌河街道、站南街道、龙山街道、燕北街道、红旗街道、凌凤街道10个街道办事处，他拉皋乡、长宝营子乡2个乡，57个社区、30个行政村。其中涉农街道6个，辖10个村。
2001年，省政府（辽政[2001]124号）批复同意撤销他拉皋乡，设立他拉皋镇。2002年6月，双塔区辖10个街道、1个镇、1个乡，57个社区、30个行政村。
2002年末，市政府批准将双塔区他拉皋镇和长宝营子乡划归龙城区。区划调整后，双塔区变为纯城区，辖南塔街道、北塔街道、光明街道、前进街道、凌河街道、站南街道、龙山街道、燕北街道、红旗街道、凌凤街道10个街道办事处，57个社区、10个行政村。
2004年，朝阳市政府批准：双塔区北大街改造，撤销北塔街道办事处所属的营州社区。调整后，双塔区共辖56个社区。2005年3月，朝阳市政府批准：双塔区调整撤销6个社区，新增5个社区。整合后双塔区共辖55个社区，调整情况为：一、光明街道建设路社区与红星社区合并为建设路社区；燕园社区与爱民社区合并为燕园社区。二、南塔街道撤销胜利桥社区，其人口分别划归银河社区和双兴社区。三、红旗街道西梁社区与井巷社区合并为西梁社区；红旗社区与长青社区合并为长青社区。四、燕北街道撤销扣北社区，增建燕湖、燕河、燕城、燕山4个社区。五、龙山街道增建怡盛园社区。
2006年4月11日，国务院批准：将北票市桃花吐镇、朝阳县孙家湾乡和柳城镇四家子村划归朝阳市双塔区管辖，将双塔区站南街道八里堡村划归龙城区管辖。朝阳市政府于2005年末批准，2006年3月正式实行以下调整：将北票市桃花吐镇、朝阳县孙家湾乡和柳城镇四家子村划归双塔区管辖；同时将事先由朝阳市政府批准划入龙城区的他拉皋镇、长宝营子乡划回双塔区管辖；将双塔区站南街道八里堡村和和平社区划归龙城区管辖；将龙城区政府和龙城区法院现址由双塔区划归龙城区的龙泉社区管辖。区划调整后，双塔区辖南塔街道、北塔街道、光明街道、前进街道、凌河街道、站南街道、龙山街道、燕北街道、红旗街道、凌凤街道10个街道，他拉皋镇、桃花吐镇2个镇，长宝营子乡、孙家湾乡2个乡，54个社区，47个行政村，349个村民小组。
2011年，省政府批复同意孙家湾乡撤乡建镇。 双塔区位于辽宁省西部，位于辽宁西部朝阳市境内，坐落在努鲁儿虎山脉东侧、松岭山脉西麓，是大凌河河谷中的长形盘地。地理坐标为东经120°27，北纬41°35’，总面积500平方公里。
西距首都北京518公里，距河北省承德市300公里，东北距省会沈阳341公里，西北距内蒙古赤峰市176公里，东南距锦州108公里，地处辽宁、河北、内蒙古三省（区）交汇处，是连接关内、东北、内蒙古的交通要冲和枢纽，自古以来为塞外战略要地，历史上曾为“三燕”故都。 双塔区域内有两大河系：大凌河、顾洞河。
大凌河是朝阳市境内最大的一条河流，是中国东北独流入海的较大河流之一。大凌河干流一直呈西南至东北方向的流向。进入双塔区境内长20公里。大凌河发源地建昌县要路沟乡吴坤杖子村水泉沟，流域面积23263平方公里、河长447.0公里。流经建昌县、喀左县、朝阳县、双塔区、北票市、凌海注入渤海，地点凌海南圈河。
顾洞河是大凌河左岸的一条支流，起源内蒙古敖汉旗金丁沟梁乡，位于北票市的西北部，自北向南汇入大凌河。顾洞河全长50.67公里，流域面积456平方公里。双塔区内河长11.23公里。顾洞河流域面积22.4平方公里。
