城阳地域夏、商时为莱夷地，属青州。
西周属夷国。
春秋初期分为介、夷、莱等诸侯国属地，中期归入齐国。
战国时属齐国，隶即墨。
秦王朝建立（前221)后，施行郡县制，不其地域属胶东郡。
西汉时期，改属琅琊郡。
东汉建武中期，改属东莱郡。
三国时期归魏国东莱郡。
西晋时(277)改属青州长广郡，郡治不其城。
刘宋时(468)东青州治署不其县。
北魏时改属光州长广郡。
北齐(556)不其县废除，划并入光州长广郡长广县。
隋开皇九年(589)，重置不其县，同年废除不其县并入即墨县（县城即今即墨市老城区)，属东莱郡。
唐朝属河南道莱州（东莱郡）即墨县。
宋朝为京东东路莱州即墨县。
元朝先后属胶州、莱州即墨县。
明朝属山东省莱州府即墨县仁化乡、里仁乡等。
清朝属山东省承宣布政使司莱州府胶州即墨县。
1897年德国侵占青岛后，白沙河以南及红岛等地划入德国租界；1914年日本驱逐德国而代之；1929年属国民党南京政府青岛市，期间，白沙河以北仍归属即墨县里仁乡、仁化乡；1935年，夏庄、惜福镇、流亭部分土地划入青岛市，其余部分仍属即墨县。
1938年，日本侵华期间，今全部区域属伪山东省公署下设的道区；1945年，南京国民政府第二次统治时期，与南京国民政府第一次统治时期相同。
1949年5月31日，城阳解放，域内分别归崂山行政办事处和即墨县管辖。
1961年10月起统属崂山县。
1988年11月起改属崂山区。
1994年6月起属青岛市区级建置，辖城阳、流享夏庄、惜福镇、棘洪滩、上马、河套红岛8个镇。
2001年6月，撤镇建置改设街道办事处。
2012年5月31日，根据《中共青岛市委青岛市人民政府关于建立青岛红岛经济区管理体制的通知》（青委〔2012〕146号文件)精神，城阳区所辖红岛街道、河套街道及域内青岛出口加工区由青岛红岛经济区工委、管委（筹）管辖。
2019年11月27日，青岛市全面推进功能区体制改革创新领导小组下发《关于〈青岛高新技术产业开发区体制机制改革创新试点实施方案》的批复。
河套、红岛街道重新划归城阳区管辖。