汉阳是江汉地区人类文明的发祥地之一。4 亿年前，汉阳境域属扬子海，考古发掘有距今 4 亿年至 2 亿年前的“汉阳鱼”化石。属古云梦泽时，有距今 3.55 亿年前泥盆纪的植物化石，境域陆地形成。距今约 5 万年至 1 万年的更新世末期，“汉阳人”由蒙昧走向文明。自尧时起，汉阳属古荆州之地，为江汉地区主体民族南蛮三苗的故乡。相传，大禹治水，疏江导汉，在大别山（今龟山）旁使汉水与长江交汇，形成了汉阳两江交汇的地理格局和“江汉朝宗”的自然景观。春秋战国时期，古汉阳名夏汭、江汉，先属郧国，后入楚国。随着楚国的崛起，汉阳成为楚文化传播的重要通道。春秋时期发生在汉阳境域的伯牙与钟子期高山流水遇知音的故事，流传千古，其中蕴涵的“重视友谊，不分贫富贵贱，追求心灵的互通和情趣的相投”等丰富内涵，影响深远，是中华民族传统文化的重要内容。
经历秦汉时期的社会动荡和政治、经济、文化的发展，汉阳地区逐渐成为兴盛之地。东汉末，汉阳沿江港埠可供数千只船舶入港交易，汉津（汉阳）商贸良港“南援三州，北极京都；上控陇坻，下接江湖。导财运货，懋迁有无”。东汉建安元年（196 年）之前，汉阳即筑有今武汉市中心城区范围内最早的军事城堡——却月城，其城内外的居民和水师、战船都曾达到相当规模，汉阳是训练水军的重要基地，也是转运民用和军需物资的良港。三国两晋南北朝时期，汉阳为兵家必争之地，龟山及其附近还曾建有鲁山城、萧公城、汉口城（梁废城）、马骑城等军事城堡。
隋代至唐代，汉阳社会经济得到进一步发展。唐代将州（府、郡）、县两级行政机构均设在汉阳城内，汉阳城逐步发展成为长江中游北部区域性的政治、经济、文化中心，汉水下游的重要商镇港口和商品流通集散地，商贸兴盛，人口增长，“汉阳城下多酒楼”的诗句广为传诵。宋代的汉阳城是军、县两级行政中心，设有官府、驻军、铁钱监、牧马监及书院等机构。作为朝廷专卖茶叶等商品的集散地，宋代的汉阳城“市邑雄富、列肆繁错”，商业繁荣，人民生活安定。唐宋时期，汉阳的纺织、铸造、酿酒等手工业也较为发达，也是著名的风景名胜之地，吸引四方文人雅士、冠盖贤达云集，崔颢、李白、柳宗元、刘禹锡、苏轼、黄庭坚等均有诗词文赋题咏汉阳，使汉阳的自然景观、历史遗存和典故传说累积，形成厚重的人文底蕴。
元代，汉阳保持中原腹地水陆交通运输枢纽的优势地位。元末，农民起义风起云涌，徐寿辉领导的天完红巾军占领汉阳并定都于此，号称“天完国都”，以汉阳、武昌为军事和政治中心，控制西起四川，东达皖、浙的长江流域广大地区，占据了全国三分之一的地域。
明清时期，汉阳府治、汉阳县治两级衙署以及府学、县学、文庙、书院等均设在城内。明成化初汉水改道后，汉口镇形成并迅速发展，形成武汉三镇隔江鼎立的地理区位。清光绪二十五年（1899 年），汉口镇从汉阳县析出，设置夏口厅。清道光年间，汉阳鹦鹉洲形成长江流域最大的竹木市场，成为“日晒黄金”之地。晚清洋务派实力人物张之洞督鄂后，在汉阳办起了汉阳铁厂、汉阳兵工厂等大型官办工厂，官办工业带动民办工业迅速兴起，汉阳成为中国近代制造业的发祥地之一。近代中国革命的风暴也频频席卷汉阳，太平天国农民起义军 4次攻克汉阳、辛亥革命时期震惊中外的阳夏保卫战都曾使汉阳城处于革命的风口浪尖。
民国初期，作为工业重镇，汉阳的冶金、兵工、机械、建材、农产品加工以及交通运输、竹木贸易等各业兴旺一时。汉阳城北从南岸嘴龟山北麓经月湖、赫山一带直至黄金口，近代工厂密布；显正街、西大街、晴川街各类店铺鳞次栉比；鹦鹉洲竹木市场贸易兴隆，货船、排筏云集码头，沿街酒肆招摇，商铺、茶馆林立，会馆飞檐斗拱，十分壮观。
1921 年后，为了推翻帝国主义、封建主义和官僚资本主义的压迫，中共汉阳党组织带领汉阳人民群众开展革命斗争，组织领导工人运动。1922 年汉阳铁厂工人罢工斗争声势浩大，影响全国，成立的汉冶萍总工会为当时全国最大的产业工会；1926 年 9 月中共汉阳党组织领导工人群众配合北伐军占领汉阳。刘少奇、林育英、林育南、李立三、许白昊、陈春和、欧阳梅生等共产党人在汉阳城都留下了光辉足迹；萧楚女生于汉阳，长于汉阳，从鹦鹉洲走上革命道路；向警予、夏明翰等英烈长眠在汉阳的土地上。
1938 年日军侵占武汉后，汉阳经济遭到毁灭性打击，城市设施遭到极大破坏，商贸业遭摧残，工厂被迫西迁。抗战胜利后，经济刚有复苏之势，又在内战中再受重创。中华人民共和国成立前夕，汉阳沦为一个经济萧条、市区破败、周边坟茔遍布之地。“路不平，水不清，灯不明”是当时汉阳的真实写照。
1949 年 5 月 17 日，中国人民解放军解放汉阳。6 月 1 日，建立武汉市汉阳中心区人民政府。1950 年 7 月，中共武汉市第六区委员会成立。1951 年 4 月，武汉市第六区（汉阳区）第一届各界人民代表会议第一次会议召开，推选出由 23 人组成的第六区人民政府委员会。在完成民主改革，对农业、手工业和资本主义工商业进行社会主义改造，建立新的社会秩序等任务后，汉阳区集中力量开展社会主义工业化建设，成为武汉市新兴的工业城区之一。20 世纪 50 年代后期至 60 年代中期，经历了“大跃进”和国民经济调整恢复。“文化大革命”时期，汉阳经济建设受到严重挫折，但工业仍有一定发展，机械、造纸、纺织、冶金、建材、日用工业等行业企业形成一定规模。1978 年，中共十一届三中全会以后，全区实现以经济建设为中心的工作重点转移，区委、区政府带领全区人民贯彻改革开放的总方针，全区经济及社会各项事业迅速发展，城区面貌焕然一新。20 世纪 80 年代中期汉阳区被列为武汉市的旅游城区，90 年代定位为具有风景旅游特点的综合经济发展区和山水园林城试验区，21 世纪初成为武汉新区的核心区，2006 年被国家科技部确定为国家可持续发展实验区。在企业改制、经济结构调整、改造老工业区和城区功能转型的同时，兴建汉阳经济开发区、黄金口都市工业园等经济园区，积极招商引资，大力发展现代制造业，重振“汉阳造”雄风。同时，发展商贸服务业和文化创意产业，加强城市基础设施和旅游景点景区建设，发展各项社会事业，全区呈现政治安定、社会稳定、经济繁荣、环境优美、人民生活水平不断提高的良好局面。汉阳区正朝着经济可持续发展的活力之区、文化品位高雅与文化氛围浓郁的魅力之区、生态环境良好的观光旅游之区、社会各项事业协调发展的和谐之区的宜居宜业新汉阳目标迈进。
