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离石区的建置沿革，可追溯到战国时代。离石区，战国为赵之离石邑。秦属太原郡。西汉置离石县，属西河郡。据唐《元和郡县图志》载："县东北有离石水（今北川河），因取名焉。"东汉永和五年（140年）西河郡治迁此，灵帝末郡县俱废。三国魏黄初二年（221年）复置县。晋属西河国，永兴元年（304年）匈奴左部帅刘渊起兵反晋，建北汉政权，置都于离石。后燕音相同，嫌其不祥改为永宁州。民国元年（1912年）改永宁县，民国3年（1914年）复改离石
离石区的建置沿革，可追溯到战国时代。离石区，战国为赵之离石邑。秦属太原郡。西汉置离石县，属西河郡。据唐《元和郡县图志》载：“县东北有离石水（今北川河），因取名焉。”东汉永和五年（140年）西河郡治迁此，灵帝末郡县俱废。三国魏黄初二年（221年）复置县。晋属西河国，永兴元年（304年）匈奴左部帅刘渊起兵反晋，建北汉政权，置都于离石。后燕置离石护军。北魏明帝置离石镇，北齐天保三年（552年）置昌化县。北周建德六年（577年）县改石州。隋大业初改离石郡。唐武德元年（618年）复改石州，天宝元年（742年）改昌化郡，乾元元年（758年）复改石州。北宋至金，县名俱称离石，属石州。元中统二年（1261年）县入石州，三年（1262年）复置县。明洪武三年1370年）县入石州。明隆庆元年（1567年）蒙古陷城之后署州事太原府同知李春芳因石、失石音相同，嫌其不祥改为永宁州。民国元年（1912年）改永宁县，民国3年（1914年）复改离石，民国7年（1918年）三月分设离石、方山二县，民国30年（1941年）析置离东县，民国35年（1946年）并入离石。新中国建立后，离石县属兴县专区。
1952年撤销兴县专区后，划归榆次专区（后改晋中专区）。1954年离石、方山合并，县名改离山县。1958年离山、中阳合并，县名复改离石。1971年5月吕梁地区成立后，原离石县迁驻柳林，新置离石郊区。10月，离石县改为柳林县，离石郊区恢复为离石县。离石县城成为吕梁地区驻地1996年5月离石撤县改市，离石县改为离石市。2004年6月吕梁地区撤地改市，离石市更名为离石区，属吕梁市管辖。
2003年3月，全区辖莲花街道办、凤山街道办、滨河街道办、城北街道办、交口街道办、田家会街道办、西属巴街道办、吴城镇、信义镇和坪头乡、红眼川乡、枣林乡共有193个村委会（378个自然村）。总面积1324平方公里。
莲花区街道办：城内、南关、圪达上、卧牛焉、刘家湾、段家坪、徐家沟、王文庄、大土河、潘家沟、马茂庄。
滨河区街道办：东关、前瓦、七里滩、后瓦、杨家掌、张家庄、王家庄、刘家庄、前赵家庄、后赵家庄、下安、大中局、牛家山。
凤山区街道办：凤山底、崔家崖、后王家坡、前王家坡、西崖底、下水西、上水西、铨则焉、袁家庄、乔家沟。
城北街道办：王家沟、李家沟、沙麻沟、苏家崖、青嵩焉、娘娘庙、白草焉、长大局8个村委会（共13个自然村）面积35平方公里。
交口街道办：交口、高家沟、岐则沟、石盘、枣架、贺家山、王家塔、贺家塔、杜家山、芦则峁、葫芦把、梁家焉、渠家山、乔家塔14个村委会（共16个自然村）面积27平方公里。
田家会街道办：田家会、盘龙塔、沙会则、苏家村、吉家村、马家村、后马家村、界峁、下楼桥、车家湾、义居 、上楼桥、五里铺、穆问村、高崖湾15个村委会（共23个自然村），面积为69平方公里。
吴城镇：街上、上罗卜、下罗卜、九里湾、陈家塔、上丰村、王营庄、油房坪、兔坪、上四皓、李家沟、 任家塔、下王营、李家湾、上三交、下三交16个村委会（共63个自然村）面积423平方公里。
信义镇：信义、回龙塔、后石、阳石、背石、砖窑沟、康家岭、永红、严村、德岗、归化、王村、千年 、 马家沟、马寨村、丰义、磨湾、贾悟村、高家庄、岔上、任家沟、崖窑湾、新山湾、东红、小神头、西华镇、吴家庄27个村委会（共68个自然村），面积428平方公里。
西属巴街道办：西属巴、上安、茂塔坪、留子局、东属巴、双务都、中则坪、石门嘴、高梨峁、横梁、盛地、 盛地沟、大中嘴、许家山、茂塔沟、畔沟、高岭上、瓦窑间、上则焉、宋家焉、缩缩岭、袁家岭22个村委会（共28个自然村）面积68平方公里。
坪头乡：坪头、虎山、樊包头、磁窑沟、赵家山、呼家山、东社、李家山、鹏风山、南庄、寺庄、闫家坡、凤凰峁、枣洼、柏局上、大西局、雒家庄、西则村、薛家坡、卧龙焉、段家焉、崇里村、垣上村、焉口24个村委会（共44个自然村），面积72平方公里。
红眼川：红眼川、水峪里、贾北里、唐则焉、殷家山、寺头、西山里、东家数梁、新舍科、新年上、霍家坡共11个村委会（共15个自然村），面积28平方公里。
枣林乡：枣林、马家塔、十里村、贺家畔、陶家庄、石桥、梁家岔、山底沟、彩树局、刘家舍村、闫家峁、结绳土焉、彩家庄、三山集、白家峁、椿树峁、场焉、孙家峁、霍家塔、袁家坡底、柳树局、任家山22个村委会（共67个自然村），面积106平方公里。