双塔区原为朝阳县城，春秋时期，属山戎、东胡的活动区域。

战国时，秦、西汉、东汉时期，属辽西郡。

三国时、西晋时，属昌黎郡。

东晋、十六国时期，先后属前燕、前秦、后燕、北燕。前、后燕曾建都龙城（双塔区境）。

南北朝时，北魏、东魏、北齐设营州，领昌黎、建德二郡。

隋置柳城郡。

唐置营州。

辽属中京大定府，置霸州。兴宗重熙十年（1041年）升兴中府，领建州、惠州、榆州、谭州、安德州和川州。

金属北京路大定府，设兴中州、利州、川州、建州。

元属大宁路。

明洪武二十五年至永乐元年（1392年～1403年）置营州后屯卫、营州右屯卫和营州中屯卫，后均入泰宁卫。

清朝阳县（双塔区）为蒙古土默特左右翼地。乾隆三年（公元1738年），清政府在凌源设塔子沟厅，朝阳县（双塔区）为塔子沟厅东境，隶承德府。乾隆三十九年（公元1774年），在塔子沟厅东境置三座塔厅。乾隆四十一年（公元1776年），撤消二厅。光绪三十年（1904年），升朝阳县（双塔区）为朝阳府，领朝阳、建昌、建平、阜新、绥东五县。

民国二十年（1931年）属热河省管辖。

民国二十三年（1934年）分属热河、锦州省管辖。

民国二十九年（1940年）朝阳县（双塔区）改为吐默特右旗，属锦州省管辖。

1945年九月境内相继解放，归热河省管辖。

1946年一度被国民党占领。

1947年秋，全境第二次解放，仍属热河省。

1956年划归辽宁省。

1958年以朝阳县城区（双塔区）设立朝阳市。

1964年撤销朝阳市，并入朝阳县（双塔区）。设立朝阳专区，专署驻朝阳县（双塔区）。

1970年朝阳专区改称朝阳地区。

1979年8月30日，国务院批准复设朝阳市（1980年6月正式成立），朝阳市由朝阳地区领导。

1984年6月30日，朝阳市升为省辖市，设立双塔、龙城两个区，撤销朝阳地区。以原朝阳市的行政区域（除七道泉子乡外）设立双塔区，双塔区从此诞生。