虹口得名于虹口港，历史悠久，康熙年间《上海县志》上就有虹口之名。清代，分属宝山县、上海县。道光二十八年（1848）后，南境被辟为美租界（后与英租界合称公共租界）。民国34年（1945年）置虹口区，因区片名虹口得名。1949年分别在虹口、四川北路和提篮桥3区设接管委员会，1950年3区分别成立区政府。1956年四川北路区并入虹口区，1960年提篮桥区并入虹口区。1984年划入宝山县江湾镇及大八寺（今大柏树）一带地区，成今界。
1997年，面积23.5平方千米，人口82.7万。辖9个街道1镇。区政府驻四川北路街道。
2000年第五次人口普查，全区总人口860726人。其中：四川北路街道74097人、乍浦路街道63799人、提篮桥街道91568人、新港路街道101004人、欧阳路街道74442人、曲阳路街道103014人、广中路街道112639人、嘉兴路街道64301人、凉城新村街道80162人、江湾镇95700人。
2002年底，虹口区辖9个街道、1个镇，252个居委会。
2003年底，虹口区辖9个街道、1个镇，255个居委会，人口79.20万人。
2004年6月30日，虹口区辖9个街道、1个镇，254个居委会。7月1日，虹口区正式调整部分街道、镇行政管辖范围及区域（详见“2004年虹口区行政区划”）。9月30日，虹口区辖9个街道、1个镇，255个居委会。区政府原驻海南路10号，2004年迁到虹镇老街。
截至2005年12月31日，虹口区辖9个街道、1个镇，250个居委会：四川北路街道、提篮桥街道、新港路街道、乍浦路街道、欧阳路街道、广中路街道、凉城新村街道、嘉兴路街道、曲阳路街道、江湾镇。
2006年7月20日，上海市政府《关于同意撤销虹口区江湾镇建制设立江湾镇街道办事处的批复》（以沪府[2006]78号），同意撤销虹囗区江湾镇镇建制，设立江湾镇街道办事处，其行政管辖范围为原江湾镇行政区域范围，面积约4.2平方千米。江湾镇街道办事处驻丰镇路300号。
2007年末，全区面积23.48平方千米。户籍人口78.96万人。辖10个街道：乍浦路街道、新港路街道、欧阳路街道、曲阳路街道、广中路街道、嘉兴路街道、凉城新村街道、四川北路街道、提篮桥街道、江湾镇街道，共有239个社区。区政府驻飞虹路518号。