莱芜，春秋为牟国及齐嬴邑、平州邑地。牟国属于鲁国的附庸国，故址在今莱芜东10公里的钢城区辛庄街道赵家泉村。嬴邑属于齐国，故址在今莱芜西北20公里的羊里街道城子县村。平州邑应在莱芜西部，遗址大约在嘶马河、封邱一带。秦置嬴县（治所在今羊里街道城子县村），属济北郡。西汉增置牟县（治所在今钢城区辛庄街道赵家泉村），又于牟县以北置莱芜县，因治所设在淄水流域的莱芜谷，故名莱芜，故址在今淄博市淄川区东南21.5公里的太河镇城子村。嬴、牟、莱芜三县同属泰山郡。东汉、三国、魏晋沿袭未变。北魏时嬴县治所向东迁移至口镇的大小古城或蔡镇一带。撤销设在淄川的莱芜县，其区域北部划入设在淄川的贝丘县，南部分别划入嬴县与牟县。北齐天保七年（556年），撤销牟县，并入博平县。隋开皇十六年（596年），复置牟县，大业元年（605年）又并入嬴县，从此牟县再未出现。唐贞观元年（627年）撤销嬴县，并入博城县，从此嬴县再未出现。武周长安四年（704年），于北魏嬴县故城复置莱芜县，从此，莱芜县治所开始设在今莱芜区境内。唐元和十五年（820年）又将莱芜县并入乾封县，大和元年（827年）复置莱芜县，属兖州鲁郡。宋初属兖州鲁郡，继属袭庆府鲁郡。金代，废除设在今莱芜的主管冶炼的莱芜监，于大定十二年（1172年）将莱芜县迁至莱芜监旧址，属泰安州。元代、明代沿袭未变。清代属泰安州。1914年属济南道。1927年道废属省。1941年，抗日民主政权将莱芜与博山、沂源、新泰的少部分地区合并划为莱芜（莱北）、莱东（博莱）、莱南（新甫）三县，1945年10月抗战胜利后恢复原建制，属泰山专区。中华人民共和国成立之初莱芜县委县政府驻口镇，1953年秋莱芜县委县政府由口镇迁至莱芜城，隶属泰安专区。1958年属济南市。1961年属泰安专区。1967年属泰安地区。1983年8月改为县级莱芜市，由泰安市代管。1992年11月，莱芜市升格为地级市，设立县级莱城区、钢城区。2001年5月，启动莱芜经济开发区。2002年9月，经省政府批准，莱芜经济开发区增列为省级高新技术产业开发区，定名为莱芜高新技术产业开发区。2003年6月，设立泰钢工业园。2006年3月，经省政府批准设立山东莱城工业园区。2007年6月，山东莱城工业园区和口镇实行区镇合一体制；9月，成立雪野旅游区。2008年11月，省政府批复成立莱芜省级农业高新技术产业示范区。2010年4月，莱芜省级农业高新技术产业示范区与杨庄镇实行区镇合一体制；11月，雪野旅游区被省政府批复为省级旅游度假区。2012年3月，分设莱芜经济开发区（泰钢不锈钢生态产业园）。2015年10月，国务院正式批复莱芜高新技术产业开发区升级为国家高新技术产业开发区。2016年2月，杨庄镇、寨里镇、方下镇划归莱芜农业高新技术产业示范区管辖。2018年11月，科技部批复莱芜农业高新技术产业示范区为山东莱芜国家农业科技园区。12月，经国务院批准，撤销莱芜市，将其行政区域并入济南市，设立济南市莱芜区、钢城区。2019年4月，莱芜高新技术产业开发区明确为济南市政府管理。7月，经省政府批准，山东莱城工业园区更名为山东济南莱芜经济开发区。2020年10月，整合莱芜高新技术产业开发区、济南莱芜经济开发区、莱芜经济开发区（泰钢不锈钢生态产业园），组建新的莱芜高新技术产业开发区，由济南市直接管理调整为委托莱芜区管理。年末，莱芜区辖1个国家高新技术产业开发区、1个国家农业科技园区、1个省级旅游度假区和7个镇、8个街道。