Надымский район был образован 10 декабря 1930 года с центром в селе Хэ в Ямальском (Ненецком) национальном округе Уральской области. 17 января 1934 года территория округа вошла в состав Обско-Иртышской области, а затем в том же году перешла в состав Омской области. 14 августа 1944 года была образована Тюменская область, территория Надымского района вошла в нее в составе Ямало-Ненецкого национального округа.

9 марта 1972 года рабочий поселок Надым получает статус города и становится центром района.

В настоящее время на территории Надымского района располагаются муниципальные образования: город Надым, поселки и сельские поселения Пангоды, Правая Хетта, Лонгъюган, Приозерный, Ягельный, Ямбург, Ныда, Кутопьюган и Нори. В поселках Ныда, Нори и Кутопьюган проживает коренное население Севера — ненцы, коми-зыряне, селькупы, ханты.