东丽区的历史可以追溯到春秋战国时期，当时它属于燕国。秦汉时期，东丽归属渔阳郡泉州县。北魏时，它隶属于雍奴县，后来在唐代改名为武清。北宋时期，东丽先被辽国纳入析津府武清县，南宋时期又归属金朝，由大兴府武清县管理。进入明朝，永乐二年（1404年），东丽被顺天府天津卫管辖。清朝雍正九年（1731年），军粮城、无瑕街、赤土镇等地划归宁河县，其余地区则由天津海河桥县管辖。
1949年9月，东丽区被划分为天津县和宁河县管辖，随后在1953年5月，成立了天津市津东郊区，后来更名为东郊区，直到1992年3月，正式改名为东丽区。2000年人口普查数据显示，东丽区总人口为442224人，下辖多个乡镇街道，如张贵庄街道、丰年村街道、程林街道、无瑕街道、新立镇、小东庄镇（已撤销并入新立街道）、军粮城镇、华明镇、赤土镇（已撤销并入华明镇）、大毕庄镇、么六桥乡等。
2001年，东丽区进行了行政区划调整，撤销了小东庄镇和赤土镇，并入相应街道。区划调整后，东丽区辖5个街道、3个镇、1个乡，其中包括农业街道。2004年初，区域进一步调整为6个街道、2个镇、1个乡。2005年，程林街道更名为万新街道，2008年，大毕庄镇被撤销，设立金钟街道办事处，而2010年和翌年，军粮城和幺六桥乡分别改为街和金桥街。
天津市东丽区位于天津市中心市区和滨海新区之间。全境东西长30公里，南北宽25公里，总面积477平方公里，行政区辖张贵庄、丰年村、万新、无瑕、新立、金钟、华明7个街道，军粮城镇和么六桥回族乡。区政府设在张贵庄街道。目前市区已经扩大到东丽区，因此改名不再称为郊区。