清光绪二十三年(1897)，开始开采石油，是中国石油开采最早的地区之一。
1926年，引进苏联技术设备正式建厂，是新疆石油的发祥地。
1954年，独山子为新疆省直辖的地方区域。
1952年，称独山子矿区。
1956年，设立独山子镇，属自治区直辖。
1958年，划归克拉玛依市，设立独山子区。
1970年，成立政企合一的独山子矿区。
1982年，克拉玛依市改为设区的地级市，下设独山子区。
1984年，克拉玛依市降为县级市，撤销独山子区，设立独山子镇（县级建制）。
1990年1月8日，克拉玛依市恢复为地级市，独山子镇为也复为独山子区。