台儿庄地区历史悠久，从马兰屯镇西兰城店村出土的大汶口文化时代的文物，邳庄镇赵村出土的岳石和龙山文化时代的文物以及龙山文化时代的晒米城遗址证明，在新石器时期，就有人类在这里繁衍生息。
周穆王时期，徐国崛起，区境被纳入其版图。
两周之际，辅伯徙国于黄邱山套，是为逼阳国。周简王二年（公元前584年），吴伐徐，区境运河以北地区改属吴国。周灵王三年（公元前563年），晋、鲁、曹、邾四国联合灭逼阳，赠其土于宋。周元王三年（公元前473年），越灭吴，区境运河以北地区改属越国。周元王四年（公元前472年），越让泗东百里与鲁，区境运河以北地区改属鲁国。周安王二十年（公元前382年），齐楚联合伐鲁，区境运河以北地区改属楚国。周赧王二十九年（公元前286年），齐灭宋，逼阳故地改属齐国。周赧王三十一年（公元前284年），楚伐齐，逼阳故地改属楚国。
秦王政二十四年（公元前223年），秦灭楚，区境属泗水郡。
汉高祖五年（公元前202年），运河以南地区属楚国彭城郡傅阳县，茅茨河以东地区属楚国东海郡兰旗县，以西属东海郡承县。汉景帝二年（公元前155年），东海郡改为中央直属。汉宣帝地节元年（公元前69年），彭城郡亦改为中央直属。黄龙元年（公元前49年），撤彭城郡，傅阳县复归楚国。
王莽代汉（公元前9年），改东海郡为沂平郡，所辖之兰旗县改称溥睦县，承县改称承治县。傅阳县改称辅阳县。
东汉恢复旧县名，兰旗旧地并入承县。东汉建武十七年（公元41年），更东海郡为东海国。章和二年（公元88年），楚国改称彭城国。中平五年（公元188年），郡国以上置州，东海、彭城均隶徐州。
魏黄初元年（公元220年），东海国除，复为东海郡。
晋元康元年（公元291年），承县改属东海郡析置之兰陵郡。
永嘉南渡，废傅阳县，地归彭城郡吕县。
武定五年（公元547年），更属兰陵郡承县。
隋开皇三年（公元583年），罢郡置州，承县属徐州。大业二年（公元606年），废州置郡，改承县为兰陵县，属彭城郡。
唐武德四年（公元621年），兰陵县复称承县，属鄫州。贞观六年（公元632年），废鄫州，以承县属沂州。安史之乱后，沂州隶沂兖海镇，后改泰宁镇。
乾宁四年（公元897年），泰宁镇并入宣武镇。
宋太平兴国二年（公元977年）废支郡直属中央，区境属沂州承县。绍熙二年（公元1191年），金国改承县为兰陵县，隶邳州。嘉定十一年（公元1218年），改为峄州兰陵县。
金时，先属山东西路，后为河南路邳州兰陵县辖，后改属峄州兰陵县。端平元年（公元1234年），元灭金，区境属燕京行尚书省归德府峄州兰陵县。
元时，为山东西路峄州兰陵县辖，东南少部分属邳州武原县。淳祐十一年（公元1245年），燕京行尚书省改称燕京等处行尚书省事。景定元年（公元1260年），置中书省，兰陵属之。
明时，先属山东省济宁府，后为兖州府辖。洪武二年降峄州为峄县。明洪武二年（1369年），降州为县，区境属中书省济宁府峄县。明洪武九年（公元1376年），撤中书省，区境改属山东等处承宣布政使司。明洪武九年（公元1384年），改属兖州府峄县。
清朝属山东峄县，现张山子镇部分地区属滕县。
民国时期沿袭清朝。
中华人民共和国成立后，1949年10月至1953年8月为山东省兰陵县辖，1953年9月至1960年1月属山东省峄县，1960年1月至1962年5月属枣庄市，1962年6月始设台儿庄区。
1971年至今为山东省枣庄市台儿庄区。
