莲湖区域是西安中心城区的一部分，是隋、唐皇帝和历代地方行政机关——府、路、道和西安市政府的治所驻地。自汉高祖五年（前202）设长安县后，历代属长安县辖。
民国17年(1928)9月22日，首设西安市政府，但未设区级建制。
1930年11月8日，西安市建制撤销。
1944年9月1日，西安市政府再次设立，下辖镇和保甲。
1945年11月撤镇，以警察分局辖地设区，以序数命名，均称区公所，从此始有

区级正式行政建制。
1949年5月20日西安解放后，沿原12个区所辖地区以序数建区公所，不久改为区人民政府。
1954年9月25日，将原12个区调整为9个区，第三、第六区合并组建成莲湖区，1955年1月，正式对外办公，始有莲湖区建制。
1960年5月撤销莲湖区建制。
1962年7月恢复莲湖区建制。
1990年末，辖境东至北大街—北关正街—龙首东路一线，西至大庆路西端铁路专用线，南至西大街东段—南城河西段—南二环路—昆明路一线，北至龙首北路—大白杨路一线，面积38平方千米，人口518983人，区政府驻红埠街29号，辖11个街道，394个居委会（含家委会）、35个行政村。
1996年，莲湖区面积38平方千米，人口55.2万人，其中回族2.9万人，是市区回族聚居区。辖11个街道：北院门街道、青年路街道、庙后街街道、西大街街道、西关街道、土门街道、桃园路街道、枣园街道、北关街道、红庙坡街道、环城西路街道。
2001年，庙后街街道、西大街街道并入北院门街道。