地名由來：以洞頭島（洞頭山）得名，據(jù)《中國地名辭源》：南端有洞與半屏山(島)北一洞隔海相對，前者稱為娘娘洞頭，后者稱娘娘洞尾，故名。
2022年4月，教育部確定洞頭區(qū)為2021年全國義務(wù)教育優(yōu)質(zhì)均衡先行創(chuàng)建縣（市、區(qū)）。
2021年12月，洞頭區(qū)授牌命名為平安中國建設(shè)示范縣。
2021年6月，浙江省人民政府公布洞頭區(qū)為浙江省“四好農(nóng)村路”省級(jí)示范縣(市、區(qū))。
2021年5月，根據(jù)第七次全國人口普查結(jié)果，洞頭區(qū)人口數(shù)量為10.7萬人，位列溫州市各縣市區(qū)人口數(shù)量排行榜第12位，位列浙江省各縣市區(qū)人口數(shù)量排行榜第89位，位列全國各縣市區(qū)人口數(shù)量排行榜第2554位。
2021年3月，洞頭區(qū)上榜2021中國縣域網(wǎng)絡(luò)購買力百強(qiáng)榜第70名。
2020年11月，水利部公布第三批節(jié)水型社會(huì)建設(shè)達(dá)標(biāo)縣（區(qū)）名單，洞頭區(qū)上榜。
2019年12月，農(nóng)業(yè)農(nóng)村部公布國家級(jí)漁業(yè)健康養(yǎng)殖示范縣（第五批）名單，洞頭區(qū)榜上有名。
洞頭位于浙江東南沿海，是全國14個(gè)海島區(qū)（縣）之一，現(xiàn)轄5街道1鎮(zhèn)1鄉(xiāng)，共有83個(gè)村社（行政村65個(gè)、未改制居2個(gè)、社區(qū)16個(gè)），戶籍人口15.5萬，城鎮(zhèn)化率53.82%，總面積2862平方公里，擁有302個(gè)島。區(qū)情特征可用“五個(gè)海”來概括：一是海洋空間廣闊。海洋資源豐富，可供淺海養(yǎng)殖面積7.3萬畝，養(yǎng)殖用海5萬畝。二是海灣岸線眾多。擁有海岸線351公里，溫州港兩個(gè)核心港區(qū)在洞頭，已開通至臺(tái)灣、日本、俄羅斯、東南亞航線，狀元岙國際郵輪港已常態(tài)化運(yùn)營。三是海島生態(tài)優(yōu)美。旅游資源豐裕，洞頭是國家4A級(jí)旅游景區(qū)、中國七夕文化之鄉(xiāng)。四是海鮮海產(chǎn)豐富。洞頭是浙江第二大漁場，漁場面積4800多平方公里，擁有魚蝦類300多種、貝類20多種，榮獲中國文蛤之鄉(xiāng)、中國羊棲菜之鄉(xiāng)和浙江省紫菜之鄉(xiāng)。五是海霞文化深厚。作為海霞故鄉(xiāng)，因先鋒女子民兵連和《海霞》電影揚(yáng)名華夏。洞頭先鋒女子民兵連紀(jì)念館是國家級(jí)國防教育基地、全國愛國主義教育示范基地、全國紅色旅游經(jīng)典景區(qū)和省級(jí)干部黨性教育基地。
新中國成立70年來，在中國共產(chǎn)黨的領(lǐng)導(dǎo)下，洞頭克服海島地區(qū)的艱苦條件，自強(qiáng)不息，創(chuàng)業(yè)創(chuàng)新，取得了令人矚目的成就。這其中有兩條道路始終為洞頭人民所牢記。第一條是革命先烈浴血奮戰(zhàn)的解放洞頭之路。解放軍四進(jìn)洞頭島，直到1952年1月洞頭才徹底解放。第二條是習(xí)近平總書記提出的建設(shè)海上花園之路。2003年，時(shí)任浙江省委書記習(xí)近平同志對洞頭提出了“真正把洞頭建設(shè)成為名副其實(shí)的‘海上花園’”的戰(zhàn)略構(gòu)想，洞頭從此踏上了海上花園建設(shè)的新征程。
回顧歷史，洞頭干成了許多具有里程碑意義的大事、要事，實(shí)現(xiàn)了三大歷史性轉(zhuǎn)變：第一個(gè)轉(zhuǎn)變是陸島相連，孤島變半島。2006年，半島通車海島連國道，千年夢圓天塹變通途。第二個(gè)轉(zhuǎn)變是撤縣設(shè)區(qū)，海島變城市。2015年，洞頭撤縣設(shè)區(qū)，成為溫州城市東拓的主平臺(tái)。第三個(gè)轉(zhuǎn)變是兩山實(shí)踐，漁村變花園。踐行“綠水青山就是金山銀山”的思想，保持不再圍墾定力，在保護(hù)、修復(fù)、提升上狠下功夫，撬動(dòng)“黃沙變黃金、石屋變銀屋”。近年來，洞頭榮獲20余張國家級(jí)名片，2018年成功入選全國“兩山”實(shí)踐創(chuàng)新基地。
歷史沿革：
西漢始元二年（前85）屬回浦縣，隸會(huì)稽郡。
東漢建武元年（25）改回浦縣為章安縣，屬章安縣。
東晉太寧元年（323）分臨?？ち⒂兰慰ぃ杂?a href='http://www.cnsunnet.cn/qingyangditu/ningxian.html' target='_blank'>寧縣為郡治。
唐武德五年（622）分括州置東嘉州，分永嘉縣復(fù)置樂成縣，仍屬樂成縣，隸東嘉州；七年又撤樂成縣并入永嘉縣，復(fù)屬永嘉縣。
貞觀元年（627）廢東嘉州，永嘉縣隸屬括州。
載初元年（689）復(fù)置樂成縣，隸溫州，仍屬樂成縣。
五代十國時(shí)，樂成縣屬吳越國。
后梁開平二年（908）改樂成為樂清，屬樂清縣，仍隸屬溫州。
南宋咸淳元年（1265）屬瑞安府。
元時(shí)屬溫州路。
明時(shí)屬溫州府。
清雍正六年（1728）置玉環(huán)廳，屬玉環(huán)廳第二十都，隸溫州府。
1953年析玉環(huán)縣洞頭、大門2個(gè)區(qū)及周圍小島置洞頭縣，屬溫州專區(qū)。
1958年撤縣并入玉環(huán)縣，設(shè)洞頭、大門2個(gè)區(qū)。
1959年1月玉環(huán)縣撤銷，將玉環(huán)縣的洞頭、大門2個(gè)區(qū)重新劃歸溫州市。
1964年10月恢復(fù)洞頭縣，屬溫州專區(qū)。
1981年屬溫州市。
2015年7月，撤銷洞頭縣，設(shè)立溫州市洞頭區(qū)，將溫州市龍灣區(qū)靈昆街道劃歸洞頭區(qū)。