Одними из первых эти земли населили племена так называемой «срубной» культуры. Их следы хранят многочисленные археологические памятники, городища, курганные группы.
В первой половине XVIII века территория современного Кантемировского района входила в Богучарскую сотню слободского Острогожского полка – одного из пяти военно-административных формирований на юге России. Помимо казаков значительную часть населения территории составляли украинские крестьяне - «вольные черкасы».
Территория современного Кантемировского района начала застраиваться в начале XVIII века. История возникновения административного центра района связана с известным молдавским княжеским родом Кантемиров. На Воронежских землях слобода долгое время носила двойное название Константиновка–Кантемировка. Во время генерального межевания земель 1774 года в слободе насчитывалось 250 дворов с населением 2,4 тыс. человек.
В ноябре 1871 года через Кантемировку была проложена железная дорога Воронеж-Ростов. По окончании её строительства многие рабочие остались на постоянное жительство в слободе. Железнодорожная ветка заметно содействовала промышленному развитию Кантемировки, Митрофановки, Журавки и застройке населенных пунктов вдоль железнодорожной ветки и вдоль реки.
В 1880 году в рождественские праздники было произведено разделение на слободу Константиновку и город Кантемировку. Городом правил атаман, слободой – волостное правление. Перед Первой мировой войной в Кантемировке проживало более 9 тысяч человек.
За 1910-1914 годы в Константиновской волости произошло 12 выступлений крестьян. Советская власть в Кантемировке начала устанавливаться с декабря 1917 года. Ее осуществлял Кантемировский железнодорожный ревком.
К 1929 г. около 90% крестьянских хозяйств были обобществлены. Создаются колхозы.
В 1920-м Константиновская волость была переименована в Кантемировскую волость Россошанского округа Богучарского уезда Воронежской области. 4 января 1926 года слободе Константиновка-Кантемировка присвоено название «Кантемировка». Как административно-территориальная единица, Кантемировский район был образован в 1928 году. При разделе Центрально–Черноземной области на Воронежскую и Курскую в 1934 году Кантемировский район с центром в селе Кантемировка вошёл в состав Воронежской области.
10 июля 1942 года фашисты оккупировали Кантемировку, которая стала важной базой снабжения немецко-итальянских войск. 19 декабря 1942 года освобождение Кантемировки явилось одним из этапов в ходе проведения наступательной операции «Малый Сатурн» на среднем Дону. Отличившийся в боях 17-ый танковый корпус генерала П. П. Полубоярова получил в память об этих событиях почетное наименование – Кантемировский (с 3 января 1943 был преобразован в 4-й гвардейский, и с июня 1945 – переформированный в дивизию).
Послевоенная Кантемировка и район в целом быстрыми темпами отстраивались практически заново.
С 1954 по 1957 годы территория района входила в состав просуществовавшей в течение трёх лет Каменской области (центр – город Каменск-Шахтинский), а затем вновь была передана в состав Воронежской области. Указом Президиума Верховного Совета СССР от 3 марта 1964 года был вновь образован Кантемировский сельский район практически в нынешних границах.
В 2023 году муниципалитет отпразднует 95-летие своего основания.
История районав в датах:
1742 - на реке Мшивая (приток р.Федоровка) основана слобода Константиновка – Кантемировка;
1863 – построена пятиглавая церковь, которая была освящена в честь святой Троицы (памятник архитектуры);
1871 – 28 ноября – вступила в строй железнодорожная полустанция, получившая название Кантемировка;
1926 – 4 января – слободе официально присвоено название Кантемировка;
1928 – образован Кантемировский район, село Кантемировка – районный центр;
1930 – 7 ноября – вышел первый номер районной газеты «Прапор комуны» (ныне – «Кантемировский вестник»);
1934 – 31 декабря – образован Кантемировский район в составе вновь образованной Воронежской области;
1942 – 19 декабря – советские войска под руководством генерала П.П. Полубоярова освободили с. Кантемировку;
1964 – 9 марта – образован Кантемировский сельский район в составе Воронежской области с центром в с. Кантемировка;
1973 – 15 марта – с. Кантемировка преобразовано в рабочий поселок Кантемировка;
18.07.2007 – утверждена символика Кантемировского муниципального района.
