自有史以來，至中華民國時期，石景山區現轄地區（簡稱“石景山地區”）無獨立建置，分別屬於薊國、燕國、廣平縣、幽都縣、宛平縣、北平特別市郊五區。1948年12月21日，中國人民解放軍北平市軍事管制委員會將石景山地區劃為“北平市第二十七區”，是為獨立建置之始。後兩次更名，於1952年8月27日，定名為“石景山區”。其後，區劃幾經變動。1967年8月7日，北京市革命委員會決定，將石景山辦事處改名為石景山區，此後，行政區域未再變動。
公元前11世紀中葉，周武王滅商，建立西周王朝，封帝堯之後於薊，都城薊在今北京市城區西南部；封召公爽於燕，都城在今房山區董家林壹帶。石景山地區屬薊國地。後薊國衰落，約西周末年被燕國兼並，燕遷都薊城。石景山地區屬燕國都邑地。燕王喜二十九年（前226年），秦兵攻占燕都薊城。秦始皇二十六年（前221年），秦廢止分封制實行郡縣制，石景山地區屬廣陽郡薊城薊縣地。漢高祖元年（前206年），西漢實行郡、國並立制度。石景山地區屬燕國薊城地。元朔三年（前126年），漢武帝廢燕國置“燕郡”。地屬燕郡薊城地。元狩六年（前117年），封劉旦為燕王，燕郡復稱燕國。
元封五年（前106年），西漢始設十三州部。石景山地區屬幽州燕國薊城地。元鳳元年（前80年），燕王劉旦謀反失敗自殺，改燕國為“廣陽郡”。石景山地區屬廣陽郡薊城地。本始元年（前73年），改廣陽郡為“廣陽國”。地屬廣陽國薊城地。王莽新朝元年（9年），廢廣陽國設廣陽郡（曾改名廣有）。石景山地區屬幽州廣有郡伐戎縣地。東漢形成州壹郡（國）壹縣三級政區，建武二年（26年），復置廣陽國。地屬廣陽國薊縣地。建武十三年（37年），廢廣陽國並人上谷郡。地屬上谷郡薊縣地。永平八年（65年），恢復廣陽郡。建安十八年（213年），幽州並人冀州。地屬冀州廣陽郡薊縣地；不久，幽州復置。石景山地區屬幽州廣陽郡薊縣地。
魏晉南北朝時期，基本實行州壹郡壹縣三級制度，前後雖有幽州燕郡、燕國等稱謂變化，石景山地區始終為薊縣轄地。
隋開皇元年（581年），隋取代北周，開皇三年（583年），實行州壹縣二級制度，石景山地區屬幽州薊縣地。大業三年（607年），廢幽州置“涿郡”。地屬涿郡薊縣地。
唐初，武德元年（618年），廢涿郡，復置幽州。貞觀元年（627年），分全國為十道。石景山地區屬河北道幽州地。開元二十壹年（733年），增劃全國為十五道，開始形成道壹州壹縣三級政區。地屬河北道幽州薊縣地。天寶元年（742年），幽州改稱“範陽郡”，析薊縣置廣平、廣寧二縣。地屬河北道範陽郡廣平縣地。天寶三年（744年），撤廣平、廣寧復並薊縣。至德元年（756年），於薊縣西置廣平縣。乾元元年（758年），復改範陽郡為幽州。石景山地區屬河北道幽州廣平縣地。大歷三年（768年），改幽州為“範陽府”，地屬範陽府廣平縣地。建中二年（781年），設幽都縣。地屬範陽府幽都縣地。唐末，廣平縣廢，後在幽州（唐代稱薊城為幽州）城西設玉河縣。石景山地區屬範陽府幽都縣、玉河縣地。
五代時期，後晉天福元年（936年），石敬瑭為報答契丹援立之助，將幽雲十六州割讓給契丹。石景山地區屬幽都縣、玉河縣地。
契丹天顯十壹年（936年）末，契丹進占幽雲十六州。遼會同元年（938年）十壹月，升幽州為“南京”，又稱燕京；設南京道，同時改國號為“遼”。遼實行道壹府壹州壹縣四級政區，南京道下轄幽都府。石景山地區屬南京道幽都府幽都縣、玉河縣地。開泰元年（1012年），幽都府改稱“析津府”，幽都縣改稱“宛平縣”。地屬南京道析津府宛平縣、玉河縣地。金天輔六年（1122年）底，金攻占南京。翌年，宋宣和五年（1123年）三月，北宋接管，改燕京為“燕山府”，析津府改為“燕山府路”。
石景山地區屬燕山府燕山府路宛平縣、玉河縣地。金天會三年（1125年）年底，金國奪占宋燕山府，恢復燕京和析津府，並置燕京路。天眷元年（1138年），廢玉河縣，轄地並人宛平縣。石景山地區屬燕京路析津府宛平縣地。天德三年（1151年）四月，海陵王下詔遷都燕京。貞元元年（1153年）三月，改燕京為“中都”，析津府改為“永安府”（翌年又改為“大興府”），燕京路改稱“中都路”。石景山地區屬中都路大興府宛平縣地。
成吉思汗十年（1215年），蒙古軍攻占金中都，將中都改稱燕京，中都路改稱燕京路。石景山地區屬燕京路大興府宛平縣地。至元元年（1264年）八月，改燕京為中都，燕京路改稱中都路。地屬中都路大興府宛平縣地。至元八年（1271年），改國號為“元”。翌年二月，改中都為“大都”，中都路改稱“大都路”。石景山地區屬大都路大興府宛平縣地。
明洪武元年（1368年）八月，明軍攻占大都城，將大都路改為“北平府”，十月，北平府隸山東行省。翌年三月，設北平行省，北平府隸北平行省。石景山地區屬北平行省北平府宛平縣地。永樂元年（1403年）正月，改北平為“北京”。二月，改北平府為“順天府”，地屬順天府宛平縣地。
清順治元年（1644年）五月，清軍攻占北京。石景山地區屬順天府宛平縣地。康熙二十六年（1687年），在順天府轄域內設東、南、西、北四路廳。石景山地區屬西路廳宛平縣地。
1912年1月1日，中華民國臨時政府在南京成立，2月12日，清帝溥儀“遜位”。3月10日，袁世凱就任臨時大總統。4月2日，臨時參議院決定以北京為臨時政府所在地。石景山地區屬順天府宛平縣地。中華民國三年（1914年）10月5日，順天府改稱“京兆地方”，地屬京兆地方宛平縣。中華民國十四年（1925年）1月，京師警察廳在近郊設東、南、西、北郊四個警區，石景山地區歸西郊警署管理。
中華民國十六年（1927年）4月18日，南京國民政府成立。當時，北洋政府仍設在北京，統治北方地區。中華民國十七年（1928年）6月6日，北伐軍進占北京。6月21日，南京國民政府決定：直隸省改名“河北省”，將原京兆地區各縣並入河北省；北京改名為“北平”，設北平特別市。lO月30日，行政院確定北平特別市區域，石景山地區北部屬北平特別市西郊區，南部屬河北省宛平縣地。12月19日，北平市政府設立市轄區，將全市分為15個區。中華民國二十年（1931年）8月，十三區（西郊區）正式成立。石景山地區北部屬北平特別市十三區、南部屬河北省宛平縣地。
中華民國二十六年（1937年）7月29日，日本侵略軍占領北平。12月14日，日軍扶植的偽“中華民國臨時政府”在北平成立。翌年4月17日改北平為北京。1938年7月，偽河北省公署劃全省為4個“道”，宛平縣分屬“津海道”；1940年6月改為8個道，宛平縣分屬“燕京道”。1940年3月30日，汪偽“國民政府”成立，臨時政府改組為“華北政務委員會”。9月，偽“公署”廢除以數字命名的市轄區為內、外城郊排序，4個郊區改稱東郊、南郊、西郊、北郊。石景山地區北部屬北京市西郊區、南部屬河北省燕京道宛平縣地。
中華民國三十四年(1945年)8月15日，日本投降，各級偽政權垮臺，北京恢復北平名稱。12月6日，北平市政府恢復以數字命名市轄區，***16個區，西郊區定名為“十五區”。石景山地區北部屬北平市十五區、南部屬河北省宛平縣。中華民國三十五年（1946年）5月，北平市警察局將4個郊區分局調整為8個，稱郊壹至郊八分局。中華民國三十六年（1947年）3月，北平市政府將十三至十六4個區調整為8個區，稱十三至二十區，石景山地區北部屬十七區；當時，郊區各區按警察分局的順序習稱為郊壹至郊八區。故石景山地區北部屬北平市郊五區、南部屬河北省宛平縣。
1948年12月21日，中國人民解放軍北平市軍事管制委員會將石景山地區劃為北平市；二十七區，為石景山區獨立建置之始。1949年1月下旬，北平市第二十七區人民政府成立，區政府設在北辛安大街。5月，市政府批準，田村、模式口、高井、五裏坨、三家店等地劃歸二十七區管轄，轄區面積由31.25平方公裏增加到99平方公裏。
1949年7月1日，北平市第二十七區改稱北平市第十九區，轄域不變。
1950年，北京市人民政府決定自8月1日起，第十九區改稱第十五區，轄域不變。
1951年4月7日，根據北京市郊區委員會決定，第十三區（今海澱區）所轄東楊坨村地區劃歸第十五區管轄，轄區面積增加到124平方公裏。
1952年8月27日，北京市人民政府將第十五區所轄三家店、東楊坨、五裏坨、黑石頭等村劃歸京西礦區管轄，第十五區改稱石景山區。區政府設在北辛安和平街3號。轄區面積61平方公裏。
1954年5月，北辛安鎮建置撤銷。
1956年3月17日，市政府將京西礦區所轄五裏坨鄉、黑石頭鄉、高井鄉和海澱區所轄八大處鄉劃歸石景山區。
1958年5月3日，國務院批復同意撤銷石景山區，原轄區大部並入豐臺區，田村、西黃村鄉劃歸海澱區，五裏坨鄉劃歸門頭溝區。
1963年7月8日，北京市人委報經國務院批準，成立石景山辦事處，為市人委派出機構。
1964年2月，中***北京市委決定，將石景山中蘇友好人民公社移交豐臺區領導。
1967年8月7日，北京市革命委員會決定，石景山辦事處改名為石景山區，石景山中蘇友好人民公社劃歸石景山區管轄。
1978年，區委、區革委會機關從北辛安和平街3號遷址石景山路35號。
1980年12月24日-29日，石景山區第七屆人民代表大會第壹次會議決定撤銷區革命委員會，恢復區人民政府。