清光緒二十三年(1897)，開始開采石油，是中國石油開采最早的地區(qū)之一。

1926年，引進(jìn)蘇聯(lián)技術(shù)設(shè)備正式建廠，是新疆石油的發(fā)祥地。

1954年，獨(dú)山子為新疆省直轄的地方區(qū)域。

1952年，稱獨(dú)山子礦區(qū)。

1956年，設(shè)立獨(dú)山子鎮(zhèn)，屬自治區(qū)直轄。

1958年，劃歸克拉瑪依市，設(shè)立獨(dú)山子區(qū)。

1970年，成立政企合一的獨(dú)山子礦區(qū)。

1982年，克拉瑪依市改為設(shè)區(qū)的地級市，下設(shè)獨(dú)山子區(qū)。

1984年，克拉瑪依市降為縣級市，撤銷獨(dú)山子區(qū)，設(shè)立獨(dú)山子鎮(zhèn)（縣級建制）。

1990年1月8日，克拉瑪依市恢復(fù)為地級市，獨(dú)山子鎮(zhèn)為也復(fù)為獨(dú)山子區(qū)。