兩漢、三國、晉時，屬扶余國。 南北朝，初為勿吉，末期，屬勿吉伯咄部。
隋代，仍屬伯咄靺鞨。
唐代，初屬伯咄靺鞨。唐聖歷元年，698年之後，為渤海國鄭頡府屬地。
遼代，初屬東京遭濱江州之烏薩紮部。公元十世紀渤海國滅亡後，居其故地之女貞族興起，分生、熟女真 遠眺雙城部。生女真居長白山至松花江流域，雙城境為生女真完顏部地。
金代，屬上京路會寧府肇州屬境。
元代，屬遼陽行省開元路境。據《經世大典》、《析津誌》載:元在東北所設之驛站，"第四鋪站"。和"斡術火站"，經考證即今雙城市西南大半拉子古城和今拉林鎮附近之雙城子古城，前屬雙城。
明代，初屬奴爾幹都司所轄之納鄰河衛，即拉林河衛，後為女真四部之壹的扈倫部屬下的烏拉部故地。《明壹統誌》載·永樂四年，1406年置納鄰河衛，衛所在今五常市拉林附近，拉林原屬雙城。
清代，初屬寧古塔昂邦章京。
康熙元年，1662年，昂邦章京升駐寧古塔將軍，管轄今黑龍江省所屬的廣大地區，雙城地區歸其所屬。
康熙十五年，1676年將軍駐所遷吉林烏喇，今吉林市，寧古塔城置副都統鎮守。雙城地區屬寧古塔副都統衙門所轄，統於寧古塔將軍。
雍正三年，1725年設阿勒楚喀副都統，今阿城，雙城境遂為其所轄，仍統於寧古塔將軍衙門。
乾隆二十二年，1757年，寧古塔將軍改稱吉林將軍。雙城境隸屬吉林將軍屬下之阿勒楚喀副都統。
折疊設治後
嘉慶十九年，1814年，設雙城堡委協領衙門，為雙城設治之始。
鹹豐元年，1851年，裁協領，改設副都統銜總管，設總管署。
光緒八年，1882年，裁總管，復設協領。同年設雙城廳，置理事撫民通判，兼轄拉林，旗、民分治。此時 期，仍屬阿勒楚喀副都統衙門。
光緒三十三年，，1907年，建吉林行省由巡撫衙門直轄。翌年增設濱江道，屬濱江道。
宣統元年，1909年，升廳為府，翌年濱江道改西北路道，雙城屬西北路道。
民國2年，1918年，改為市。翌年6月，西北路道改為濱江道，轄市仍舊。
民國17年，1923年廢道，由省直轄，為壹等市。
民國21年，1932年1月31日，日本侵略軍占領雙城市，成立了偽雙城市公署。
偽滿康德元年，1934年10月，劃歸偽濱江省管轄。
1945年11月27日，雙城市民主政府成立，隸松江省哈南分區行政督察專員公署管轄。
1954年8月1日，黑龍江省與松江省合並為黑龍江省，市人民委員會由省直轄。
1958年8月16日，黑龍江省設置松花江專區。專署駐哈爾濱市。雙城市歸松花江專員公署直轄。
1959年5月，劃歸哈爾濱市管轄。
1965年8月，又重屬松花江地區行署管轄。
1988年，經國務院批準撤縣設縣級雙城市。
1996年11月歸哈爾濱市管轄。
2014年5月2日，國務院批準撤銷縣級雙城市，設立哈爾濱市雙城區。
2015年5月10日，哈爾濱市雙城區正式掛牌成立。