龙井区是台湾省台中市的市辖区之一，在日据时期之前旧称为“茄投庄”，自清朝领台后，隶属诸罗县水里社，雍正元年归彰邑管辖。直到甲午战争台湾割让予日本后，初设涂葛堀支厅，1920年制度改正时才取庄内“龙目井”之头尾二字而改称为“龙井”，设龙井庄，隶属台中州大甲郡。1945年10月二战后，中华民国政府接收日本台湾总督府辖区，改为台中县大甲区龙井乡。1950年废区署后，改为“台中县龙井乡”。2010年12月25日，随台中县市合并而改制为“台中市龙井区”。

清朝与明郑尚未实际统治时，龙井地区由台湾少数民族大肚王国之甘仔辖·阿拉米（Kamachat Aslamie）的领袖所统辖。到了荷兰人领台时，本地区还是由大肚王国所持之半独立状态所统辖，而明郑时期则由于大肚王国未归顺于明郑王朝，导致明郑王朝和大肚王国数次武装冲突，终至王国分崩离析，台湾少数民族仅止于各分社内活动而不再实权统治。接下来明郑统治时期划分为承天府之下的天兴县所管辖，直至本地自清朝领台后，隶属诸罗县水里社，原属猫雾西堡之一部分，乾隆中叶，始从猫雾、半线（彰化）二堡分出大肚堡。 雍正元年归彰邑管辖，为大肚西堡水里社所属之荒地，直至光绪元年（1875年）再划分出为大肚上、中、下三堡，于是龙井区归属大肚中堡（南端有部分属下堡，大约是现今的龙井区茄投地区与大肚区交界处等地区）。

龙井原为拍瀑拉平埔族群水里社社域，雍正年间，初有林、戴、石三姓垦户，向平埔族群购地拓垦剑建立茄投庄（现今笳投地区），当时尚属未辟荒地，直到清朝开放华南沿海汉人移民，耕地渐开而形成海埔厝约（今龙津里）、山仔脚（今山脚里）及龙目井（今龙泉里）等聚落。到了甲午战争后台湾割让予日本初设涂葛堀支厅，日据时期1920年地方制度改变时，才取庄内“龙目井”之头尾二字而改称为“龙井庄”。

明治四十二年（1909年）九月，台湾总督府改革地方政制，将原有二十厅，废合为十二厅；以本地台中辨务署大肚中堡辖十三街庄，大肚下堡辖有九庄，废涂葛堀支厅，设沙辘支厅，共辖有大肚、笳投、涂葛堀、龙目井、梧栖港、沙辘、公馆、牛骂头、四块厝等九区。今龙井区行政地理区约莫为当时所属笳投、涂葛堀、龙目井区等地。区又设区役场，笳投区，区长役场设於大肚下堡汴仔头庄，管辖大肚下堡内之笳投庄，汴仔头庄等。涂葛堀区，区长役场设於大肚下堡涂葛堀庄，管辖大肚堡内之涂葛堀庄、福头仑庄。龙目井区，区长役场设於大肚中堡山脚庄、管辖大肚中堡内之龙目井庄、山脚庄、新庄仔庄、井仔头庄、三块厝庄。大正九年(西元一九二○年)，龙井区隶属台中州大甲郡，直至1945年10月二战后，中华民国政府接收日本台湾总督府辖区，更改为台中县大甲区龙井乡。

1950年底废区署后，改为“台中县龙井乡”。

2010年12月25日再随着台中县市合并改制为“台中市龙井区”。

龙井区气候属亚热带，但因受到海岸气流的影响，夏季高温多雨，冬季则因东北季风盛行而干旱风强，偶因沙尘暴盛行季节而使本区沙尘弥漫。 近几年来每到秋分过后直到春分这段时间的天气空气中总是弥漫着较多的沙尘，惟有锋面通过下雨过后一两天才有改善。

龙井区原称“茄投庄”（源于林、戴、石三姓垦户，初向平埔族购地拓垦于笳投一带，至渐成聚落后当地故而以此称之）；日据时期1920年地方制度改变时，才取庄内“龙目井”之头尾二字而改称为“龙井”。龙目井为此区境内之古迹，《彰化县志》中记载道：“龙目井，泉清味甘，涌起尺许，如喷玉花。井旁二石，状似龙目，故名。里人环井居，竹篱茅舍亦饶幽致”。龙目井位于龙井区龙泉里龙新路龙目井巷。相传该井的泉水涌自一棵老樟的树根中（目前该井地区则是老榕树树立于附近），初时汉人开拓台湾，已经就发现了它。龙目井现以水泥修造，井口旁并有许多人工造景，已非当年所描述的样子。该井由来依据彰化县志记载：（龙目井在邑治北十七里，其泉涌起数尺，如喷玉花，山下田数亩，皆资此泉灌溉。色青味甘，里人多汲焉。旁有两石，状若龙目，故以此名。）