双阳一名源于双阳河。昔年，双阳河称苏万河、苏完河、刷烟河。此称谓皆为满语，意为河水浊黄，由此派生地名则称为酸，即“出万”、“刷烟”的转音，当时在此居住的女真族亦称苏完部或酸部。
双阳是个历史久远、开发较早的地方。从近些年来，在山河、太平、劝农等乡出土的石刀、石斧、石纺轮、石网坠、石箭镞等新石器时期的文物来考证，在夏商之前的氏族阶段，双阳即有人类生息繁衍，渔猎耕织。
双阳古属肃慎。《山海经》载：“东北海之外、大荒之中，有山曰不咸（即长白山）有肃慎氏之国。”“当时不仅吉林一地，从勃海之北至黑龙江一带皆属之。后来几经分合蜕变，成为满族”（引自金玉黻所著《东北通史》上编总论第1页）。从我区出土的文物及一些古遗址位置来看，当时人类聚居点多在依山傍水之处。一是便于从事渔猎；二是向阳避风，利于构巢居住。
公元前841年至231年，肃慎臣服于周，此地属玄菟部。秦汉之间的500余年中，为勿吉靺鞨玄菟郡，后来为扶余辽东郡。迨至晋和十六国时，北方契丹族崛起，统驭各族，双阳地属扶余府。公元581年至618年的隋朝时期，为勃海女真忽汗州。由于文帝时期社会的相对安定，中原发达的文化、先进的农耕技术，随着北迁的汉族人及官方的推广，不断传入本地，促进了北方的发展。在公元618年至907年的唐代，本地仍属勃海忽汗州。至宋代的辽金时期，公元1211年以前属辽东京道，黄龙府隆州，后为金上京路隆安府。如今区内尚有东营城子、姚家城子等辽金古城址十余处。公元1279年至1368年元代90年中，双阳县属辽阳行中书省，辽东道宣慰司开元路军民万户府。迨至公元1369年的明代初期，东北由山东布政使遥领。永乐4年（1406年）置苏完河卫。卫驻苏瓦延。据《吉林通志》卷12页3载：“国初有苏完部戊子年（万历16年，公元1588年）来归。其地即吉林城西180里之苏瓦延河，斡延即苏完之合音”。这里所说的国初，则指努尔哈赤开始统一东北各部时期，即万历中期公元1593年至1596年之间。就当时来说，双阳置卫所，说明此地人烟是比较稠密的。同时，卫的建立打破了原女真族氏族社会结构，步入了国家机关的轨道，使16世纪的出万河卫成为此地政治、经济、文化的中心，为后来建县治奠定了基础。
公元1583年，万历11年努尔哈赤起兵后，在以建州为主体的女真族统一过程中，苏完部女真加入了建州部。《开国方略》卷2中有这样一段记载：“万历16年（1588年）苏完部酋长索尔果率部来归太祖，以其子费英东佐理政务”。在《吉林通志》卷87、页1中又载：“戊子年4月时，有酸（酸：地名）之酋长葛尔气唆儿戈，率本部军民500户归太祖。太祖以其子非英冻为大臣”。两书同记一事，只是人名、地名的译法略有出入。可见史实是可靠的。在那个当时拥有500户，要有两、三千之众。应该说当时双阳地方人烟较密。
清初，双阳属奉天府，至康熙15年（1676年）为吉林将军，吉林府辖。至康熙中期（1690年左右）双阳辟为吉林至盛京的第三个驿站。以苏万河（出万河）定名为苏瓦延站。设笔贴式、领催各1名，站丁50名，牛马各50，为大站建制。今日区城西南的放马岭屯，就是当年驿站放牧之地。驿道的开通，加快了当时并不太繁荣的苏瓦延向小集镇发展的速度。鉴于苏瓦延所处的地理位置，距府治较远，不利行政管理。宣统2年（1910年）3月9日吉林巡抚陈昭常奏请清庭：“查吉林府所治之地，周围几及一千八九百里。虽于东北已设舒兰县，而西路由省至伊通，尚二百八十里。该处系往来驿道，屯镇相望，向为繁庶之区。吉林府远居省垣，抚驭终嫌隔阂，应分岔路河以西之地，南抵磐石、北抵长春、西抵伊通各府州县旧界，于双阳河地方设立一县，即名双阳县”，县名即苏瓦延的转音。
同年5月22日钦批，并委派候补知县文信为第一任知县。7月20日到任。于是年9月11日由吉林民政司邓饬委员毓将县界勘清立案。其范围是：东北饮马河为界；北与长春厅交界；正西以柳边为界。南以肚带河南王宝脖子岭为界，西南以小黑顶子、三道沟诸山为界。南北长约140里，东西宽约90里，共为13，170多方里"（以上引自民国4年吴荣贵著《双阳乡土志》）。其县域大体和撤县设区前相同。仅少西北石碑岭一带和北部之放牛沟。建县后，地方以社、保、甲称之。北部为尚礼社，中部诚信社，南部近磐石处为宽驭社。
1912年，辛亥革命后，改知县为县知事。下分五个警区，每区巡警50名。一区县城，二区长岭子，三区土顶子，四区刘家店，五区新安堡，一个警区即一个保，下设甲。民国18年（1929年）县公署改称县政府，知事改称县长。
1931年，日本帝国主义入侵东北，成立伪满洲国。双阳县初期仍为5个警区。1934年（康德元年）7月1日，又以放牛沟为中心析5区成立6区。全县共为6保54甲。1937年（康德4年）分原6保为21保，162甲。九台建县后，划出放牛沟所属地块。1941年双阳和伊通两县合并，各取尾字称通阳县。县公署驻伊通。同时将保甲改为区村制。1937年，劝农山和奢岭划入伪新京特别市。
1945年9月3日，日寇投降，祖国光复。我民主政府复双阳县治。同年10月改称阳春县。迨至1946年5月，国民党统治双阳，复名双阳县。下设2镇（双阳、新安）7个乡110余保。1947年双阳第二次解放，成立双阳县解放联合会，划为9区114个村。其顺序为：1区双阳镇（城关区）、2区烧锅街、3区土顶子、4区石溪河子、5区刘家店、6区齐家屯、7区新安堡、8区四家子、9区长岭子。1948年我军解放长春后，奢岭、劝农划回，此时全县为11个区，138个村。1952年冬，奢岭、劝农两区复划入长春市。全县仍9个区，114村。1955年12月8日，区政府改称区公所。1956年3月双阳隶属公主岭地区，全县划为1镇（双阳镇）50个乡。其中大营子为回族自治乡。
1958年5月并50个乡为19乡。9月撤销公主岭地区，双阳属长春市辖。同时废乡制，全县建成10个人民公社。即：双阳镇、烧锅、土顶、石溪、刘家、奢岭、劝农、新安、长岭、太平。下属142个管理区。1961年冬，将10个公社划分为15个公社。增加了双阳河，佟家、泉眼、齐家、四家5个公社。同时将管理区改为大队。1966年双阳属德惠地区。1969年2月撤销德惠地区，双阳仍为长春市辖。1980年双阳镇公社改称双阳镇人民政府。
1983年12月在长岭乡搞建乡试点，翌年1月均改为乡，生产大队改为村。1984年5月10日为贯彻和落实民族政策，析鹿乡、奢岭、双阳河乡部分村社成立双营子回族乡。至此，全县共为1镇15乡，160村，1268个自然屯，2个街道办事处，18个居民委。
1995年7月6日，国务院批准双阳撤县设区。北部的泉眼乡，劝农山镇、四家乡划归长春市二道区。10月根据吉林省民政厅（吉民行[1995]4号）文件精神，撤销双阳镇，设云山街道办事处；撤销双阳河乡，设平湖街道办事处；撤奢岭镇，设奢岭街道办事处；撤山河镇，设山河街道办事处。
2000年7月，齐家撤乡设镇。2004年6月22日，吉民行批[2004]1号文件批准，双阳撤销新安镇，将其所辖行政区域划归奢岭街道办事处管辖；撤销石溪乡，将其所辖行政区域划归鹿乡镇管辖，鹿乡镇政府驻地不变；撤销土顶镇，将其所辖行政区域划归太平镇管辖，太平镇政府驻地不变；撤销佟家乡，将其所辖行政区域划归山河街道办事处管辖；撤销长岭乡，将其所辖行政区域划归齐家镇管辖，齐家镇政府驻地不变。至此双阳区4个街道办事处（云山、平湖、奢岭、山河），3个镇（太平、鹿乡、齐家），1个乡（双营回族乡）。
