新城区历史悠久，远在西周、秦汉时期，这里就是繁华的京畿之地；

西汉建都长安（今汉城），设京兆尹，领长安、新丰、杜陵等12县，新城区地境属长安县治。

北周明帝二年（558年），分长安、霸城、北山三县之地置万年县，治所在长安城内，开始了两县分治长安城的局面，新城区地境领于万年县。

隋开皇二年（582年）修建大兴城，新城区地境开始成为城市的一部分。唐代又在城北营建大明宫。现新城区地境仍属万年县治，辖区位于唐城的东宫、大明宫的含元殿、宣政殿以及翊善、来庭、光宅、永昌、长乐、十六王宅、大宁、兴宁、永兴、安兴、永嘉等11个坊。

隋唐及其之后，万年县曾不断易名。隋开皇三年（583年）改为大兴县；唐武德元年（618年）复名万年县，天宝七年（748年）以“万国咸宁”意改为咸宁县，至德三年（758年）复名万年县。后梁开平元年（907年）改名大年县，后唐同光元年（923年）复名万年县。北宋宣和七年（1125年）更名樊川县；金大定二十一年（1181年）改名咸宁县，直到明清仍为咸宁县。民国2年（1913年）2月撤销咸宁县，辖境划归长安县，新城区地境又领于长安县。

唐朝时期，位于今天新城区境内的大明宫是当时世界上最为宏伟壮观的皇宫，也是唐王朝二百余年的政治、文化中心。

民国17年，西安首次设市，市辖区以原属长安的西安城区及东、西、南、北四关为范围。区境城内部分属西安市治，城外部分仍领于长安县。民国19年（1930年）11月撤销西安市建制，新城区地境又领于长安县。但实际上长安县逐步不再管理西安城关，其少数事项由省政府有关厅局直接办理，多数事项由省设专门机构管理。

民国33年，再次设立西安市建制。第二年，设立区级建制，共12个区，按序数命名。今新城区境为原第四、五、八区及第十区的一部分。

中华人民共和国成立后，西安市进行区划调整，将12个区合并调整为9个区，由第四、五区及第十区的第六乡合并组成新城区。

新城原名“王城”，是明朝开国皇帝朱元璋次子朱樉秦王府所在地，当时的秦王府非常豪华富丽，被人们称为王城。清朝初期由于是八旗军的驻防地而被称为“满城”，后因辛亥革命时期民国陕西省政府搬迁至此而更名为“新城”，并一直沿用至今。