Чалавек на тэрыторыі Пухавіцкага раёна з'явіўся ў 9-м тыс. да н. Рэшткі паселішчаў чалавека каменнага веку выяўлены каля в.в. Сяргеевічы і Падгацце. Каменныя шліфаваныя сякеры і абломкі керамікі бронзавага веку (2-е тыс. да н.э. – 7 ст. да н.э.) знойдзены каля в.в.Блужа, Дрычын, Лядцо, Паддуб'е, Цярэбель, Уборкі. Гарадзішчы і селішчы жалезнага веку (7 ст. да н.э. – 9 ст. н.э.) выяўлены каля в.в. Блужскі Бор, Балачанка, Бор, Вялікае Поле, Дудзічы, Жораўка, Кавалевічы, Лешніца, Маціевічы, Міжрэчча, Паддуб'е, Светлы Бор, Церабуты. Усходнеславянскаму племю дрыгавічоў належаць курганы і курганавыя могільнікі 9-12 стст., якіх у раёне налічваецца каля 20. У 12-13 стст. цяперашняя тэрыторыя Пухавіцкага раёна ўваходзіла ў склад Полацкага княства..

У сярэдзіне 14 ст. яна ўвайшла ў ВКЛ. Значная частка тэрыторыі адносілася да былой воласці Бакшты, паўночна-ўсходняя частка ўваходзіла ў Свіслацкую воласць. Пасля адміністрацыйна-тэрытарыяльнай рэформы 1565-1566 г.г. тэрыторыя сучаснага Пухавіцкага раёна ўвайшла ў склад Мінскага павета Мінскага ваяводства Вялікага княства Літоўскага. З 1793 г. пасля 2-га падзелу Рэчы Паспалітай – у склад Расійскай імперыі, у Ігуменскім павеце Мінскай губерні.

У 1873 г. праз тэрыторыю раёна прайшла Лібава-Роменская чыгунка. У 1894 г. у маёнтку Парэчча заснаваны шклозавод. 17.07.1924 з утварэннем Мінскай акругі створаны Пухавіцкі раён з цэнтрам у мястэчку Пухавічы, які ўвайшоў у акругу.

З 1925 г. цэнтр раёна – г. Мар'іна Горка. У 1933 г. у Пухавіцкім раёне пражывала 100,8 тыс. чалавек. 15.01.1938 раён уключаны ў Мінскую вобласць. У пачатку Вялікай Айчыннай вайны ў канцы чэрвеня 1941 г. раён акупаваны нямецка-фашысцкімі захопнікамі, якія правялі тут 5 карных аперацый, знішчылі каля 6 тыс. чалавек, поўнасцю 75 і часткова 65 вёсак. Супраціўленне акупантам аказалі Мар'інагорскае, Рудзенскае антыфашысцкае падполле, 7 партызанскіх брыгад, асобна дзейнічалі партызанскія атрады, падпольныя Пухавіцкі і Рудзенскі райкамы КП(б)Б і ЛКСМБ. Падпольна выдаваліся газеты «Партызан Беларусі» і «Бальшавіцкі сцяг». Раён вызвалены ў пачатку ліпеня 1944 года войскамі 1-га Беларускага фронту ва ўзаемадзеянні з партызанамі падчас Мінскай аперацыі. У 1956 годзе да Пухавіцкага раёна далучана частка Грэсскага, у 1960 – Рудзенскага, у 1960 і 1962 – Уздзенскага раёнаў. У 1999 годзе насельніцтва раёна склала 79 тыс. чалавек.