铁西区成立于1938年1月1日，因位于长大铁路西侧而得名。[8]
铁西区历史可以上溯到春秋战国时期。1958年，在当时属于铁西行政管辖的郑家洼子发现了古墓群。1965年，发掘了14座，出土文物有青铜短剑、石器、陶器、纺轮、网坠、铜镜以及完整的人骨和成套的车马具等，共42种797件。经鉴定，距今有2700多年。这个发现证明了2700年前铁西地区就有了人类活动。[9] [10]
1905年，日本人在中国境内修筑的军用铁路安奉线（安东到奉天）竣工。这年6月，日本野战铁道提理部在终点（沈阳站）西侧建成修理火车机车的奉天机关区，这是铁西第一家使用现代机器的企业。[11] 日伪炮制的“大奉天都市计划图”
1907年，日本成立了南满洲铁道株式会社（简称南满），并将“铁路用地”改为“满铁附属地”，1908年12月，满铁将铁道西侧的“附属地”定为工业区，开始了对铁西区的规划和掠夺。从规划“附属地”后到1931年九一八事变前，日本在“附属地”内外投资建设工业企业共29家，投资总额达3629.1万日元。所涉及行业包括制陶、窑业、粮油加工及机器加工和毛纺等。[11] 当年沈阳冶炼厂的三根大烟囱一度是铁西工业的标志
1931年“九·一八”事变后，日本侵略者占领沈阳。将“沈阳市”重新改为“奉天市”，成立伪奉天市政公署，当时铁路以西除附属地外仍属沈阳县。
1932年11月伪奉天都市计划准备委员会成立，以日本大阪为模式进行规划，确定铁西地区为奉天西工业区。计划将沈阳县所辖的东起南满铁路（现长大）、西到大则官屯（现卫工街），南至浑河、北到皇姑屯（现沈山铁路）定为西工业区（非行政区）。[11] [12] 1905-1938年铁西区落户的主要日本企业
1934年6月《西工业区平面图》制成。当时的规划是东起安福街（现第二纺织厂西侧马路）西至嘉应街（现兴华大街），南起南五马路（现建设大路），北至中央路（现北三马路），在这个范围内有46家工厂确定了位置筹备兴建，这是铁西早期的建设规模。同年11月将沈阳县揽军屯一带划入市区。[13]
为了适应掠夺性“开发建设”的需要，1935年3月，由日本满洲铁路株式会社与伪奉天市公署共同出资，设立“奉天工业土地股份有限公司”，后移交市公署，改为“奉天铁西工业土地管理处”，负责铁西工业区规划建设和土地征购。工业土地股份有限公司强行购买农民的土地并全面实施其规划。揽军屯三千户居民被强迁到五马路以南的兴顺、齐贤、景星一带，这是铁西区历史上的一次大搬迁。当时铁西工业区的规划是以南五马路（现建设大路）为界，以南是生活区和商业区，以北是工厂区。铁西区的城市规划和配套服务设施建设都是为工业生产服务的。图谋凭借鞍山、抚顺、本溪等周边矿产资源，使沈阳成为伪满时期日本在东北的机械、军火、飞机等重工业中心。而日本侵略者为了达到长期占领的目的，签定了“日满两国政府协定”，在这个协定下，日本国内以大阪地区为主的一些财团资本家如三井、三菱、住友、大仓等系来铁西建厂或设分支机构，把铁西工业区称为“大阪系资本的别动队”。日本财团在铁西大量建厂，掠夺中国的资源，同时日本关东军还利用一批工厂进行军工生产，为侵略战争服务。[14] 1936年沈阳满铁附属地和铁西工业区分布图