通州境域，初為長江口海域中的沙洲，南北朝中期出水。南北朝后有人定居，煮鹽為業。唐為鹽亭場，設防務機構。唐末沙洲漲接大陸，即鑿河運鹽，開通至揚州的航道，并筑壩圩、培土壤、植麥黍，逐步改變單一從事鹽業生產的局面。五代初稱靜海鎮。后周顯德五年（958年）設通州，因東北有大海通遼海諸夷、西南有長江連吳越楚蜀、內運渠道達齊魯燕冀，故而得名。靜海鎮改稱縣，隸屬通州。

宋仁宗天圣元年（1023年）改通州為崇州，又名崇川，屬淮南東路；明道二年（1033年）仍稱通州；徽宗政和七年（1117年）改為靜海郡，不久復名通州，屬揚州。元世祖至元十五年（1278年）升為通州路；至元二十一年復為通州，屬揚州路，隸江北淮東道廉訪司。

明洪武元年（1368年）廢靜海縣，通州直管靜海本土，領海門、崇明兩縣，屬揚州府；洪武九年劃崇明縣歸蘇州府，通州僅領海門一縣。嘉靖年間（1522～1566年），通州除州城外，分6鄉6場。清順治二年（1645年）屬江南省揚州府；康熙六年（1667年）起屬江蘇省揚州府；康熙十一年，因江岸坍沒，海門廢縣為鄉，并入通州。

清雍正二年（1724年），通州升為直隸州；宣統元年（1909年），設3市區、10鎮區、8鄉區；宣統二年，市區、鎮區改為市，鄉區改為鄉。

中華民國元年（1912年）5月，廢州，改稱南通縣，屬江蘇省；全縣仍設13市、8鄉，民國9年增設三余鄉。民國18年（1929年），市鄉合并為18個區，區下設鎮、鄉、閭、鄰；民國23年（1934年）又并為13個區，區下設鎮、鄉、保、甲。

1949年2月2日，南通縣全境解放，原縣城及港閘等地劃出另置南通市，實行城鄉分治。南通縣政府移駐金沙鎮，隸屬南通行政公署管轄。同年10月，全縣設12個區159個鄉。1956年2月和1957年10月兩次并區并鄉后，全縣為8個區47個鄉和3個縣屬鎮、2個區屬鎮。1958年3月，撤銷區建制，設通海、通中、通東、通北、通西5個片。1958年成立38個人民公社，實行政社合一，公社下設大隊，大隊下設生產隊；后公社范圍逐步調小，至1982年全縣有61個公社、5個縣屬鎮。1961年9月，恢復8個區建制；1966年增設十總區。

1983年，實行市管縣體制，隸屬南通市管轄。同年，政社分設，公社改為鄉，大隊改為村，生產隊改為村民小組，年末，全縣為9個區、60個鄉、5個縣屬鎮、1個海洋漁業公司。1984年5月，實行鎮管村體制，全縣設14個鎮、43個鄉，以后各鄉先后改建為鎮。1987年2月，撤銷區委、區公所，按原行政區域設9個區工委和指導組。1991年1月，陳橋、幸福、秦灶、新開3鄉1鎮和小海鎮的6個村劃歸南通市區后，縣境面積為1637平方公里，人口145萬有余。1992年末，全縣為17個鎮、32個鄉、1個海洋漁港管理委員會、36個居民委員會、884個村。

1993年2月，南通縣撤銷改設通州市。

1996年4月機構改革中，9個區工委、指導組撤銷。2000年全市行政區劃再次調整，原49個鄉鎮撤并為26個。2001年4月，觀音山、小海、竹行3鎮和市良種場、種畜場劃歸南通市區，通州市行政區域內的南通農場（省屬）和東方紅農場（省屬）也劃入南通市區范圍。2002年末，全市轄23個建制鎮，3個街道辦事處， 376個行政村，52個社區，5個農場。 2005年，新設北興橋、三門閘、五接、李港、海晏5個社區居民委員會，全市有23個建制鎮，4個街道辦事處， 376個行政村，57個社區，5個農場，總面積1351平方公里，總人口126.25萬人。2006年，石港鎮金莊村并入金莊社區，劉橋鎮鳳仙村并入劉橋社區；三余鎮設立五甲苴社區。年末，全市有23個建制鎮，4個街道辦事處，374個行政村，58個社區，5個農場。總面積1351平方公里，總人口125.64萬人。2007年2月，經省政府批準，北興橋鎮、海晏鎮與三余鎮合并設立新的三余鎮；新聯鎮與劉橋鎮合并設立新的劉橋鎮。同年，撤銷石港鎮石西村和漁灣村，設立漁灣、石西社區居民委員會。年末，全市共設20個建制鎮，4個街道辦事處，372個行政村，60個社區，5個農場。2008年2月3日，經省政府批準，川港鎮與姜灶鎮合并設立川姜鎮。同時，原川港鎮所轄八字橋、安東、南興、大成、保通、通海、豎積洪、培德村整建制劃歸張芝山鎮管轄；原姜灶鎮所轄董家埭、利民、周照港、正場、民平村整建制劃歸先鋒鎮管轄。2月21日，全市進行村（社區）合并調整，原376個行政村、58個社區合并調整為207個行政村、63個社區。12月，撤銷三余鎮團結社區居民委員會，建立濱海工業區團結社區居民委員會。年末，全市共設19個建制鎮，1個省級經濟開發區，4個街道辦事處，207個行政村，63個社區，5個農場。總面積1525.74平方公里，其中陸地面積1351.50平方公里。年末，耕地面積7.35萬公頃，戶籍總人口124.27萬人。2009年3月和4月，蘇通大橋工業區、通州濱海工業區分別更名為“蘇通大橋科技產業園”和“通州濱海新區”。

2009年7月2日，撤銷通州市，設立南通市通州區。年末，全區共設19個建制鎮，1個省級經濟開發區，4個街道辦事處（城東、城中、城南、城北），207個行政村，63個社區，5個農場。耕地面積7.06萬公頃，戶籍總人口124.16萬人。2010年末，全區耕地面積7.02萬公頃，戶籍總人口124.64萬人。2011年9月30日，經省人民政府批準，通州經濟技術開發區更名為“南通高新技術產業開發區”。年末，全區設19個鎮，1個高新技術產業開發區，4個街道辦事處，207個行政村，63個社區，5個農場。耕地面積7.02萬公頃，戶籍總人口125.25萬人。2012年3月20日，南通市人民政府決定（通政發〔2012〕31號），通州濱海新區、三余鎮由南通濱海園區代管，行政區域仍隸屬通州區。年末，全區設19個鎮，1個高新技術產業開發區，4個街道辦事處，207個村，63個社區，5個農場，戶籍總人口125.73萬人。2013年1月10日，區人民政府批準，南通高新技術產業開發區增設碧華、金霞社區； 4月15日，二甲鎮余西社區居民委員會更名為余西村民委員會。12月，國務院批準南通高新技術產業開發區升級為國家高新技術產業開發區。錫通科技產業園、通州濱江新區、中國南通家紡城、南通空港產業園、石港科技產業園初具規模。年末，全區設19個鎮，1個國家高新技術產業開發區，4個街道辦事處，208個行政村，64個社區，5個農場。戶籍總人口126.27萬人。2014年4月9日，區人民政府批準，金沙鎮增設天霞、天熹、天暉、天虹社區。年末，全區設19個鎮，1個國家高新技術產業開發區，4個街道辦事處，208個行政村，68個社區，5個農場。戶籍總人口126.27萬人。

2015年2月24日，江蘇省人民政府批準，撤銷金沙鎮，以原金沙鎮東市等14個社區和進鮮港等9個行政村區域，設立金沙街道辦事處。以原金沙鎮金南等10個社區和三姓街等10個行政村區域和原先鋒鎮利民等3個行政村，二甲鎮進東、麒麟橋村，川姜鎮雙池頭等6個行政村區域，設立金新街道辦事處。撤銷先鋒鎮，以原先鋒鎮三圩頭等8個行政村區域，設立先鋒街道辦事處。撤銷興東鎮，以原興東鎮行政區域設立興東街道辦事處。撤銷平潮鎮、平東鎮，原平潮鎮行政區域與原平東鎮行政區域合并，設立新的平潮鎮。撤銷十總鎮、騎岸鎮，原騎岸鎮行政區域與原十總鎮行政區域合并，設立新的十總鎮。撤銷東社鎮、五甲鎮，原五甲鎮行政區域與原東社鎮行政區域合并，設立新的東社鎮。撤銷興仁鎮、四安鎮，原興仁鎮行政區域與原四安鎮徐家橋等6個行政村和酒店社區合并，設立新的興仁鎮。原四安鎮九總渡、龍壩村劃歸西亭鎮管轄。年末，全區設4個街道辦事處，12個鎮，1個國家級高新技術產業開發區，208個行政村，68個社區居民委員會，5個農場。戶籍總人口126.59萬人。

2020年3月16日，中共南通市委辦公室、南通市人民政府辦公室印發《關于進一步優化提升蘇通科技產業園區、錫通科技產業園區管理體制機制的實施方案》（通辦發〔2020〕5號文件），蘇通園區與錫通園區實行一體化運行，由市委、市政府直接管理，實現統一領導、統一規劃、統一招商、統一考核；錫通園區與張芝山鎮實行“區鎮分設”，張芝山鎮分設后實體化運行，由蘇通園區、錫通園區負責管理。

2021年末，全區設4個街道辦事處，12個鎮，1個國家級高新技術產業開發區，208個行政村，68個社區居民委員會，5個農場。