100 тисяч років тому на території Житомирської області вже мешкали первісні люди. До найдавніших палеолітичних стоянок відноситься Радомишльська на річці Тетерів та стоянки поблизу сіл Довгиничі, Клинець і Колодяжне — Коростенського району.
У 5-7 століттях нашої ери територія області була заселена древніми східнослов’янськими племенами, що займались мисливством, бджільництвом, виробництвом ювелірних прикрас, торгівлею. У 9 сторіччі з’являються міста, що стають центрами ремесел і торгівлі: Вручий той що Овруч, Іскорость той що Коростень.
У ранньофеодальний період сучасна територія Житомирської області входила до складу Київської Русі.
У другій половині 12 сторіччя, внаслідок розпаду Київської Русі, територія краю увійшла до Київського князівства. У першій половині 13 сторіччя разом з іншими слов’янськими землями, Житомирщина потрапила під ярмо ординських завойовників. У 1350–1360 роках Східною Волинню заволоділи литовці.
У 14-16 століттях більша частина території сучасної Житомирщини входила до складу Київського воєводства, утвореного 1471 році замість Київського князівства. Після Люблінської унії Литва об’єдналася з Польщею в єдину державу — Річ Посполиту.
За результатом трьох поділів Польщі Волинь разом з Київщиною і Поділлям увійшли до складу Російської імперії. Територія краю увійшла до складу Волинської та частково до Київської губерній, утворених царським указом в 1797 році. Центром Волинської губернії від 1804 року став Житомир.
В 1917 році Житомирщина входить до складу Української Народної Республіки.
1939 року відновлено Бердичівський район, наприкінці 1939 – початку 1940 рр. створено Коростенський район.
28 листопада 1957 р. скасовано 7 районів, 4 червня 1958 замість скасованого Ярунського створено Новоград-Волинський район. 21. січня 1959 р. ліквідовано 2 райони.
У 1962 р. після укрупнення сільських районів залишилось 11 районів. Таким чином скасовувались 14 районів: Андрушівський, Баранівський, Брусилівський, Володарсько-Волинський, Житомирський, Лугинський, Любарський, Народицький, Радомишльський, Ружинський, Червоноармійський та Чуднівський.
У 1965 р. деякі з них були відновлені до 16.
У грудні 1966 р. відновилось ще 6 районів: Баранівський, Володарсько-Волинський, Лугинський, Народицький, Червоноармійський, Чуднівський.
4 травня 1990 — створено Брусилівський район.
17 липня 2020 року, в результаті адміністративно-територіальної реформи утворено нові укрупнені Бердичівський, Житомирський, Коростенський і Новоград-Волинський райони, а старі райони ліквідовано.