Самаровский район образован на основании постановлений ВЦИК от 3 ноября и 12 ноября 1923 г. в составе Тобольского округа Уральской области с центром в с. Самарово.

На территории двенадцати сельсоветов района в 1926 году насчитывалось 77 селений, 2789 хозяйств, проживало 11.272 души обоего пола, в том числе 5474 мужчин, 5795 женщин.

Площадь района составляла 36, 7 тысяч квадратных километров или 3,5% площади Тобольского Севера. Из всего населения 88,2% составляли русские, 11,8 – туземцы. 37% жителей (4217 человек) владели грамотой.

Постановлением ВЦИК от 10 декабря 1930 года район включен в состав Остяко-Вогульского национального округа. В район вошло 12 сельсоветов.

В 1936 году образован рабочий посёлок Остяко-Вогульск.

Указом Президиума Верховного Совета РСФСР от 27 января 1950 года рабочий посёлок Ханты-Мансийск преобразован в город окружного подчинения, село Самарово включено в черту города. Центром района стал город Ханты-Мансийск.

Указом президиума Верховного Совета РСФСР от 14 сентября 1964 года район переименован в Ханты-Мансийский.

В 1990-е годы началось активное освоение залежей нефти в Ханты-Мансийском районе. Основаны Приобское, Каменное, Приразломное, Южно-Талинское месторождения. Они входили в десятку самых крупных осваиваемых месторождений по округу. В районе работало пять экспедиций по поиску нефти и газа: Правдинская, Назымская, Красноленинская, Белорусская, Березовская.