История становления района непроста и начинается она с деятельности Николая Бошняка — офицера Российского императорского флота, капитана второго ранга и участника Амурской экспедиции адмирала Геннадия Невельского. Он внес огромный вклад в исследование Сахалина. На острове Бошняк открыл месторождение каменного угля на мысе Дуэ и дал название безымянному заливу, навсегда связав его с именем будущего императора Александра II (1816-1881).
В 1862 году в устье реки Большая Александровска образовалось маленькое селение Александровка или Слободка, а еще через семь лет здесь появилась Александровская сельскохозяйственная ферма.
Уже в 1881 году здесь был основан пост Александровский, куда из военного поста Дуэ были направлены службы управления каторгой и островом.
Самым значимым событием для острова, пожалуй, является появление в Александровске великого русского писателя Антона Павловича Чехова. Его книга «Остров Сахалин» взбудоражила мировую общественность и вызвала протест режиму, который тогда властвовал на острове. Важно отметить, что Александровск являлся местом каторги почти 25 лет и перестал быть таковым лишь после первой русской революции в 1905 году.
3 июня 1917 года пост Александровский был переименован в город Александровск. Начиная с этого года в городе были созданы органы демократического самоуправления, а затем установлена Советская власть.
В 1918 году учреждена власть Временного колчаковского правительства. Для установления порядка специально был прислан на пароходе «Взрыватель» белогвардейский карательный отряд, который на протяжении двух лет организовывал расстрелы и казни.
Однако самыми трагичными в истории района были времена японской оккупации Северного Сахалина с 1920 по 1925 годы. Население оккупированной территории к началу 1925 года составляло порядка 14,5 тыс. человек, из которых 5,7 тыс. были русскими.
Всего за пять лет оккупации было вывезено от 20 до 25 тыс. тонн нефти, полностью истреблены ценные пушные животные, значительно сократилось поголовье белки, безвозвратно утрачены ценнейшие коллекции Сахалинского краеведческого музея по культуре аборигенов, палеонтологические образцы и другие экспонаты. Лишь настойчивые требования Советского правительства и разгром интервентов на Дальнем Востоке привели к освобождению Северного Сахалина.
15 мая 1925 года в Александровске и на Северном Сахалине устанавливается Советская власть. В этом же году Александровск становится административным центром Сахалинского округа.
20 октября 1932 года Александровск становится центром Сахалинской области.
С 1925 по 1941 год город активно начал застраиваться — ускоренными темпами развивалась промышленность и сельское хозяйство. Появилось множество заводов: кирпичный, лесопильный, пивоваренный. Открылись первые предприятия угольной промышленности, рудоуправления, нефтехранилища, хлебосухарный комбинат. Появились совхозы «Оленевод», «Александровский», «Северо-Сахалинский леспромхоз», рыбопромышленный трест, лесхоз, а также морской порт.
В городе построили около 850 жилых домов, Дом советов, Дом радио и даже аэровокзал. Начала действовать островная авиалиния «Александровск — Оха», «Александровск — Мариинск».
Не осталась в стороне и сфера образования — в населенном пункте построили порядка 12 школ, три профтехучилища, педагогический техникум, школу планеристов, сахалинское отделение Тихоокеанского института рыбного хозяйства и т. д.
Постепенно в городе появляется инфраструктура — создаются летние сады, драмтеатр, кинотеатр «Маяк», театр юного зрителя.
Однако вскоре пришла Великая Отечественная война и развитие остановилось. Все средства были направлены на строительство танков и боевых самолетов, среди которых был «Советский Сахалин». Промысел рыбы, добыча угля и заготовка леса — все это также устремилось на военные цели.
Несмотря на трудные времена, развитие в городе продолжалось мелкими шагами. Стали больше уделять внимание здоровьесберегающей программе: построили две больницы и амбулатории, появилась служба скорой помощи, роддом, санэпидстанция, станция переливания крови, баклаборатория и многое другое.
В послевоенное время Александровск начинает застраиваться с новой силой, в городе активно формируется ряд социальных услуг. В общей сложности в 1952 году на территории города и района действовало 43 промышленных предприятия, три совхоза, четыре сельскохозяйственных и три рыболовецких колхоза, 68 магазинов, 21 столовая, 30 хлебопекарен, 40 общеобразовательных школ. В городе имелось 429 служебно-производственных зданий и 2 146 жилых домов. Достопримечательностью города становится краеведческий музей, расположенный в доме, где жил Антон Чехов.
В 1960-1980 годы александровцы получили более 70 тыс. метров благоустроенного жилья. Город и район в экономике острова играют заметную роль. В районе развиты угольная, рыбная, лесодобывающая промышленность, сельское хозяйство, энергетика, автомобильный и морской транспорт. Швейная и сельскохозяйственная продукция обеспечивают потребности большей части островитян. Заработная плата александровцев — одна из самых высоких на острове.
В декабре 2006 года принят Устав городского округа «Александровск-Сахалинский район», действующий до настоящего времени. В 1997 году впервые состоялись выборы главы администрации. В течение двух сроков подряд местную администрацию возглавлял Вячеслав Насыров.
В состав округа в настоящее время входят город административный центр Александровск-Сахалинский, села Арково, Арково-Берег, Виахту, Владимировка, Дуэ, Корсаковка, Мангидай, Мгачи, Михайловка, Танги, Трамбаус, Хоэ, и Чеховское.