龙湾区是温州市四大城区之一，1984年设区。2001年8月21日，经国务院批准，温州市区行政区划调整。析瓯海区的永中、天河、沙城、灵昆4镇和瑞安市塘下镇的梅头办事处（上涂、西一、中星、东门、埭头、石坦、屿门、邱宅、东溪、东成10村及2个居委会），划归龙湾区管辖；析龙湾区蒲州镇的蒲州、上蒲州2村，划归鹿城区管辖。2002年2月，区内区划调整，辖5个街道办事处和5个镇。2011年4月，区内行政区划调整，增设星海街道；5个镇建制变更为街道建制。2012年4月1日，沙城、天河、海城、星海街道委托温州经济技术开发区管委会管理，灵昆街道委托瓯江口新区开发建设管委会管理，龙湾区与温州高新技术产业开发区实行“政区合一”管理体制。2015年7月，灵昆街道划归洞头区管辖。2022年6月，龙湾区改革行政管理体制星海街道、沙城街道、天河街道、海城街道解除由温州经济技术开发区托管。至2024年年末，区域陆地面积316.46平方千米，龙湾区辖永中、蒲州、海滨、永兴、海城、状元、瑶溪、沙城、天河、星海10个街道办事处；全区有25个社区、94个行政村。