《湘潭縣志·概述》記：戰(zhàn)國時，今荷塘區(qū)境域?qū)倌铣硟?nèi)已開始植蓮，居民“飯稻羹魚”。
三國至唐初，歷為建寧縣著名驛鋪。
唐、宋、元時代，歷為湘潭縣著名村落。
明清時代，以驛鋪逐漸聚落為集鎮(zhèn)。
明時屬湘潭縣一都；清時屬三都、清末一度屬株洲撫民府（又稱株洲廳）；民國初屬湘潭縣東一區(qū)，民國末屬株洲鄉(xiāng)。
1951年6月株洲建市，劃入株洲市。
境內(nèi)月塘（原鐵路地區(qū)）、茨菇塘等地域先后轄于城市街道（后更名建寧街道、市區(qū)街道）、賀家土街道；太平橋、荷塘、龍州等農(nóng)村區(qū)域轄于郊區(qū)。
1952年3月設(shè)為明照鄉(xiāng)，后相繼并入宋家橋鄉(xiāng)、郊區(qū)人民公社（后更名朱田鋪人民公社）、白關(guān)人民公社。
1959年1月，蝶屏鄉(xiāng)由長沙縣劃入株洲市郊區(qū)。
1959年6月，株洲市以境內(nèi)晏家灣、荷塘鋪、宋家橋一帶為行政區(qū)域，設(shè)荷塘鋪區(qū)。
區(qū)人民委員會駐晏家灣。
1960年7月，成立荷塘鋪城市人民公社，與荷塘鋪區(qū)合署辦公。
1969年7月，以原荷塘鋪、田心兩區(qū)和原中心區(qū)月塘辦事處轄境，設(shè)立株洲市東區(qū)（縣級），轄月塘、茨菇塘、宋家橋、田心4個街道、區(qū)政府駐晏家灣。
1984年4月，蝶屏、明照重新劃入株洲市郊區(qū)，并恢復(fù)鄉(xiāng)建制，同時析置荷塘鋪鄉(xiāng)。
1997年5月，株洲市撤東、南、北、郊4個區(qū)，以原東區(qū)的月塘、茨菇塘、宋家橋3個街道和原郊區(qū)的蝶屏、明照、荷塘鋪3個鄉(xiāng)為主要行政區(qū)域，始立荷塘區(qū)。
是年8月1日，荷塘區(qū)正式成立。
2001年10月，撤蝶屏鄉(xiāng)建仙庾鎮(zhèn)。
2005年2月，撤荷塘鋪鄉(xiāng)析置桂花、金山2個街道。
2015年11月，撤明照鄉(xiāng)，并入仙庾鎮(zhèn)。
2016年9月，將仙庾鎮(zhèn)的星星、分路口、金塘、明照、龍洲5個建制村劃入宋家橋街道，將仙庾鎮(zhèn)的新市、桐梓坪2個建制村劃入金山街道。
2017年5月，將宋家橋街道的星星、東園、金塘、明照4個建制村劃出，成立明照街道。
2020年年末，荷塘區(qū)共轄有7個鄉(xiāng)級政區(qū)。