秦、汉，属辽东郡。
魏、晋，属玄菟郡。
隋朝，属辽东郡。
唐朝，属安东都护府盖牟州。
辽、金，属沈州。
元朝，属辽阳等处行中书省沈阳路。
明朝，属沈阳中卫。
后金天聪八年（1634年），属盛京。
清朝顺治十四年（1657年），属奉天府。
康熙十九年（1680年），绕沈阳城环筑土城，设八个边门，由砖城门至边门间的通道形成“八关”，清八旗军分管八门八关地区，形成“八界”。
大东区包括正白旗界的地载（小北）关、正蓝旗界的福胜（大北）关、正红旗界的内治（小东）关，镶红旗界抚近（大东）关及四个边门以外的四部分地区。
光绪三十一年（1905年），奉天府设巡警总局，城内设7个分局，大东区境内包括当时第3分局所辖的抚近（大东）关、内治（小东）关，第六分局所辖的福胜（大北）关、地载（小北）关地区。
中华民国十二年（1923年）8月，属奉天市，市内划为6个警区，大东区境内包括当时的2区（大、小东门至大、小东边门间地区）和5区（大、小北门至大、小北边门间地区）。
中华民国十八年（1929年）4月，属沈阳市。
中华民国二十七年（1938年）1月，伪奉天公署颁布《奉天市区条例》，将全市划为11个行政区，首次出现大东区的名称，当年大东域内划为大东、沈海二区。
中华民国三十年（1941年），伪奉天市又将11个行政区改划为17个区，大东境内由两个区划为4个区，即大东区、东关区、北关区、沈海区。
中华民国三十四年（1945年）10月，沈阳市民主联合政府将17个区调整为11个区，将大东区东关区、东陵区合并为大东区；将北关、沈海合并为北关区。
中华民国三十六年（1947年），国民党统治时期把全市划为22个区，大东境内又呈现4个区即大东、东关、北关、沈海。
中华民国三十七年（1948年）11月，沈阳解放后，沈阳特别市政府将全市划为8个行政区，大东境内为大东区、东关区、北关区、沈海区和东陵分区。
1951年，撤销东陵分区。
1956年8月，沈阳市人民委员会将隶属东郊区的英达、高坎、满堂3个乡划归大东区；将原属北郊区的大洼、前进2个乡和辉山畜牧场划归北关区。
1959年2月，沈阳市人民委员会决定调整市区建制将8个城区调整为5个，大东与北关合并为新的大东区，北关区建制撤销。
1964年4月，沈阳市政府决定建立东陵区，将英达满堂高坎东陵沈海大洼、榆林堡、朱尔、木匠、文官10个农村人民公社和辉山畜牧场从大东区划到新设立的东陵区管辖。
1971年1月，文官公社从东陵区划出，归入大东区。
2003年，沈阳市政府决定将原属东陵区的朱尔村、木匠屯村划归大东区，两村带入土地面积8.2平方千米。
2005年，鉴于大东区与新城子区签约联手开发欧盟经济园区，经市政府批准将东陵区和沈北新区蒲河附近的12平方千米土地划归大东区。