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美溪區名源于美溪火車站名。美溪，意為“美麗的河川”。原屬湯原縣管轄。1945年“九三”抗日戰爭勝利后，在1947年隸屬湯原縣管轄，名為集賢村；1948年12月，設美溪村，隸屬南岔區管轄；1952年10月，劃歸伊春縣管轄，翌年春設置美溪鎮，隸屬第一區；1955年8月，撤銷美溪鎮，設置美溪區；1956年12月，復設美溪鎮；1957年伊春撤縣設市后，同年11月， 美溪區

將美溪、大豐、五道庫3鎮合并設立伊春市美溪區；1958年11月，改為美溪人民公社；1962年12月17日，省人民委員會批準，將大西林區并入美溪區；1964年9月，區與林業局合并，實行“政企合一”管理體制；1969年10月13日，將西林地區劃出，設置西林區；1950年8月，建立美溪林務分局； 1992年，美溪區為伊春市管轄的市轄區，位于市境中部，湯旺河橫貫全區，東與鶴崗市相連，東南與金山屯、西林區接壤，南抵南岔區，西靠烏馬河區，北與五營、紅星、新青區毗鄰。