大东区是沈阳市古老城区之一，初建于1938年1月，因位于市区的东部，地处“抚近门”（大东门）以东而得名。1938年1月，伪奉天公署颁布《奉天市区条例》，将全市划为11个行政区，首次出现大东区的名称，当年大东域内划为大东、沈海二区。1941年伪奉天市又将11个行政区改划为17个区，大东境内由两个区划为4个区，即大东区、东关区、北关区、沈海区。抗战胜利后1945年10月，沈阳市民主联合政府将17个区调整为11个区，将大东区东关区、东陵区合并为大东区；将北关、沈海合并为北关区。1947年国民党统治时期把全市划为22个区，这样大东境内又呈现4个区即大东、东关、北关、沈海。1948年11月沈阳解放后，沈阳特别市政府将全市划为8个行政区，大东境内为大东区、东关区、北关区、沈海区和东陵分区（1951年撤销）到1956年8月，市人民委员会将隶属东郊区的英达、高坎、满堂3个乡划归大东区；将原属北郊区的大洼、前进2个乡和辉山畜牧场划归北关区。到1959年2月市人委决定调整市区建制将8个城区调整为5个，大东与北关合并为新的大东区，北关区建制撤销。市委及时任命新的大东区区委、区政府领导人员。区委第一书记鲍贯洛、区委书记牟浚等5名；区长李剑云，副区长张平、王德泽等7名。1964年4月，市政府决定建立东陵区，将英达满堂高坎东陵沈海大洼、榆林堡、朱尔、木匠、文官10个农村人民公社和辉山畜牧场从大东区划到新设立的东陵区管辖。1971年1月文官公社从东陵区划出，归入大东区。从1995年末直到2002年大东区境内行政建制一直保持稳定不变。2003年市里决定将原属东陵区的朱尔村、木匠屯村划归大东区，两村带入土地面积8.2平方公里。2005年鉴于大东区与新城子区签约联手开发欧盟经济园区，经市政府批准将东陵区和沈北新区蒲河附近的12平方公里土地划归大东区为开发沈阳——欧盟工业园区使用.大东区的土地面积实际达到55.5平方公里。(其使用面积为67平方公里)



    2005年8月，根据市里的统一部署，大东区对部分街道办事处进行调整，将管城街道并入万泉街道，小东街道与小津桥街道合并为津桥街道办事处，这样全区所辖街道由15个减到13个。街道所辖的居民委员会在新的形势下改建为社区委员会。1999年全区街道的398个居民委员会（含职工家属委员会）改建成174个社区委员会，2005年由于社区换届调整为111个。2007年6月根据沈委发2007（3号）文件，由111个调整为88个，2008年10月社区换届由88个调整为90个。
    大东区与沈河区、东陵区、于洪区3个区之间的“区域界线”，业经邻区指定人员现场勘察于2001年4月全部划定，并确认了方位标志物。