寒亭区的前身是潍县，因潍河而得名。潍县之名称始自公元1377年（明洪武十年），至1983年9月潍县撤销，寒亭区成立，前后达606年。

潍县疆域有史记载可以追溯到夏朝。北齐改北海郡为高阳郡，治所在下密（现河滩镇前吉家村，亦即下密吉家）。潍县境内有下密、平寿、胶东3县。

隋代，潍地仍置北海郡，时有北海、下密2县。后又置潍水县（即原胶东县）。以潍水作为行政区名称，始于此。

唐代为北海县，属河南道青州北海郡。又设潍州（州治在今潍城），州下领17县，其中北海、平寿、下密、寒水、潍水5县地处潍县境内。

宋代仍为北海县，属潍州，后改北海郡，辖北海、昌邑、昌乐3县，属京东东路。

金代改京东东路为山东东路。北海县属山东东路潍州。州辖3县1镇，即北海、昌邑、昌乐3县和固堤镇。元代仍称北海县。

明初，撤销了北海县的建制，直属青州府潍州。据《明史·地理志》载：“明洪武

九年（1376年）属莱州府，十年（1377年）五月降（潍州）为县。”潍县之名由此开始。

清代与明代略同，地方设省、道、府（州）、县。清初，潍县属莱州平度府，后直属莱州府。

1914年（民国三年）裁府，山东改为四道，潍县属胶东道。

1928年（民国十七年）废道，潍县直属山东省。

1933年（民国二十二年），寒亭区划为10个区，县治所在潍城。

1942年12月，将潍县北部的四、五区和寿光九、十区合并，建立寿潍县，历时一年半之久。

1945年9月3日，抗日战争胜利后，潍县划为潍北、潍南两县。

1948年4月，潍城解放，将潍城、坊子、望留等地划为“潍坊特别市”。当时，潍北县政府驻孙家杨孟村，潍南县政府驻涌泉庄。

1950年1月，潍南县制撤销，其辖区并入潍北县，县政府仍驻孙家杨孟。

1950年6月，潍北县政府迁至寒亭。

1953年8月，潍北县制撤销，其辖区全部并入（新）潍县，（新潍县政府驻望留，两县政府合并后，随即迁移寒亭）。这时的潍县辖18个区、886个自然村。

1958年11月，潍县并入潍坊市。

1962年1月，原潍县辖区从潍坊市分出，恢复潍县建制。

1983年寒亭区辖1个镇、21个公社。

1983年9月，潍县撤销。

1984年1月，在原潍县的基础上，分别成立寒亭区、潍城区、坊子区。原潍县的杏埠、于河、符山和望留4个公社归潍城区管辖；清池、涌泉、眉村、沟西、车留庄、穆村和埠头7个公社归坊子区管辖；其余11个公社为寒亭区所辖，区人民政府仍驻寒亭。

1984年5月，撤公社建乡镇时，寒亭区辖寒亭、固堤、高里、双杨店、朱里、央子6镇；东庄、郭家官庄、里疃、泊子、南孙、肖家营6乡。

此后，相继又有一些变动：东庄乡改称河滩镇，里疃乡改称张氏镇，郭家官庄乡改称郭家官庄镇；肖家营乡撤销；寒亭镇改称寒亭街道，合并郭家官庄镇与张氏镇，成立开元街道。

2007年7月，固堤镇和泊子乡合并成立固堤街道，央子镇改称央子街道，双杨店镇和南孙乡并于高里镇，河滩镇并于朱里镇。又有寒亭经济技术开发区和海洋化工开发区的设立，时寒亭区辖4个街道、2个镇。

2008年3月，潍坊市人民政府决定，将寒亭区央子街道（含海洋化工开发区）整建制划归潍坊滨海经济开发区管理；潍坊经济开发区划归寒亭区管理。

2010年5月， 寒亭区撤销高里镇、朱里镇，分别设立高里街道办事处和朱里街道办事处。至此，遂形成了寒亭区下辖2个开发区、6个街道的格局。