历史上黄埔属番禺县管辖。从秦代始直至清康熙二十四年（1685）时，黄埔均属番禺县管辖。现区属的南岗镇、大沙镇、夏港街、鱼珠街、黄埔街、红山街一带在
时期属番禺县鹿步司管辖，深井、长洲一带属番禺县茭塘司管辖。
民国10年（1921），广州正式建市，黄埔仍属番禺县。
1949年10月14日广州解放。10月23日，黄埔随番禺县解放而解放。解放后，建制几经变动。建国初期，黄埔仍属番禺县管辖。
1951年，广州市调整行政区域，原属番禺的黄埔车陂、鱼珠、文冲等一带四十五个自然村划入市郊
，黄埔划为广州市管辖，同年12月开始筹建黄埔区。
1953年1月，黄埔区人民政府正式成立，这是黄埔第一次建立区级建制。区党政机关设于鱼珠镇，管辖范围：东至广州冶炼厂，南至黄埔新洲，西至员村，北至吉山，下辖16个乡、2个镇和45个自然村。
一九五四年六月十二日广州市人民政府第十七次会议决定撤销芳村区，将其所属的涌口、芳村、花地、山村和工业、手工业部分地区并入河南区。将其原有的沙涌、鹤洞、西望、东滘、南滘、茶滘、葵蓬八个乡的农业部分地区并入新滘区。又将新滘区原属新洲镇，黄埔乡，官洲乡划归黄埔区领导。这时市郊共有新滘、白云和黄埔三个区。
1956年6月25日，广州市作出调整郊区乡、镇行政区域的决定，撤销白云、黄埔、新滘3个区，成立广州市郊区人民委员会，黄埔并入郊区，黄埔区一级行政建制第一次被撤销。
在人民公社化高潮中，1960年5月23日，中共广州市委决定撤销中区和郊区，全市调整为东、南、西、北4个市中心区（人民公社）及成立黄埔、芳村、江村3个以工矿企业为中心的人民公社（相当于区级建制）。即黄埔、江村和芳村人民公社，和一个农业为主的竹料人民公社（后改名良田）。当时黄埔人民公社包括黄埔、吉山、黄村、车陂、员村、菠萝庙、长洲等工业区和原郊区的黄埔、萝岗两个人民公社（前穗丰地区除外）和沙河人民公社的石东、岑村二个大队。
同年7月，全部改为区级建制，黄埔人民公社随之改名为黄埔区人民委员会，这是黄埔第二次建立区级建制。区党政机关设于海员路21号。管辖范围：东至南岗，南至长洲岛，西至沙河龙洞，北至萝岗，设有6个工矿人民公社和4个农村人民公社。
1961年7月，撤销工矿人民公社，改为3个圩镇，1个街道办事机构，区党政机关驻地初设在黄埔港务局红楼，后迁至黄埔港海员路21号，即现黄埔街道办事处。撤销良田人民公社，将原属良田公社的竹料、钟落潭、太和三个公社与江村人民公社的人和、石龙、江村三个公社合并，成立江村区。原属江村人民公社的石井公社划给荔湾区。芳村人民公社和黄埔人民公社均改为区建制。
同年九月，江村人民公社分为江高和双岗二个人民公社，连同太和、石龙共十个公社。同年八月市委第四十次常委会议，对市区和郊区区域再决定进行调整，将东山区的沙河公社、石牌公社、龙洞公社划给黄埔区，越秀区的三元里公社、嘉禾公社、龙归公社、海珠区的新滘公社、新洲公社、新凤公社，荔湾区的石井公社为芳村区。这时黄埔区有七个农业公社，即黄埔、东圃、南岗、龙洞、沙河、石牌、萝岗等公社。工矿企业有六个公社，即港湾、员村、车陂、吉山、长洲、庙头等公社，另区辖有一个黄埔港办事处，一个棠下农场。芳村区则辖有是一个农业公社，即石井、三元里、海龙、龙归、嘉禾、鹤洞、新滘、新洲、新凤、东滘等公社，四个工矿企业公社，即山村、花地、广钢、同和等公社。这里的工矿企业人民公社即是城市人民公社。
一九六二年五月十一日为解决广州二百万人吃菜问题，明确郊区工作方针应以菜为纲，开展多种经营，并做好其他各项工作，再次把江村、芳村、黄埔三个区合并成广州市郊区。
1962年8月23日，经省人委批复同意，市人民委员会决定将黄埔、江村、芳村3个区合并，成立广州市郊区人民委员会，黄埔区一级建制第二次被撤销。
1973年，黄埔第三次建区。为了适应港口涉外工作和工农业发展的需要，1973年2月28日，经国务院批准，重新筹备成立黄埔区。
由原来郊区的黄埔、萝岗二个公社划出14个大队，连同原来长洲岛以及番禺县的新造公社深井大队（1976年11月正式移交）组成。现黄埔区管辖范围：东至南岗、南至长洲镇、西至塘口、北至吉山车站。全区现有三个镇政府（大沙、南岗、长洲），四条行政街（黄埔、红山、鱼珠、夏港），16个乡（其中长洲镇有二个管理区，大沙镇保留一个渔业村）。
当年11月13日，广州市黄埔区革命委员会成立。
1980年7月，黄埔区召开第一次人民代表大会，成立广州市黄埔区人民代表大会常务委员会和黄埔区人民政府，区党政机关驻地设在黄埔港湾路32号。
1990年，黄埔区行政管辖范围有南岗、大沙、长洲3个镇，黄埔、鱼珠、红山、夏港4个行政街。镇属下有16个行政村，均建立村民委员会；街、镇属下有59个居民委员会。区和镇分别为一级政权机构，设有人民政府和人民代表大会。街道办事处为区的派出机构，村民委员会和居民委员会均为基层自治组织。
2014年1月，国务院批准撤销萝岗区和原黄埔区，设立新的黄埔区。
2014年2月12日，广东省政府将《国务院关于同意广东省调整广州市部分行政区划的批复》转发至广州市人民政府。国务院同意撤销广州市黄埔区、萝岗区，设立新的广州市黄埔区，以原黄埔区、萝岗区的行政区域为新的黄埔区的行政区域，新黄埔区人民政府驻萝岗街道香雪三路1号。
2015年9月1日上午，广州市黄埔区举行挂牌仪式。黄埔区委、区人大、区政府、区政协、区纪委的新牌同时揭开，新的黄埔区正式成立。
