解放初，轄區分屬湘潭縣藕花鄉、藕靈鄉。

1959年劃屬株洲市郊區，1965年劃歸株洲縣；1966年園藝場復劃入株洲市郊區。

1992年2月經湖南省人民政府批準，于園藝場轄區范圍成立株洲高新技術產業開發區，同年12月經國務院批準為國家級開發區。

1997年5月31日，設立天元區，轄原株洲縣的群豐鎮、馬家河鄉和原郊區的園藝場。

區人民政府駐黃河北路。

同年7月，湖南省人民政府批復同意調整株洲市市轄區行政區劃：天元區東、北以湘江河為界，南以群豐鎮與雷打石鎮界線為界，西以株洲市與湘潭市界線為界。