建國前，五里墩地區屬漢陽縣南鄉。
建國初期，五里墩地區為民主鄉，屬漢陽縣福城鄉。
1954年10月，民主鄉劃歸漢陽區。
1956年，組建五里墩街道。
1957年，五里墩街道并入車站街道（后改名翠微街道，且并入建橋街道）。
1980年按武政〔80〕84號文件通知，經省人民政府批準，設立漢陽區五里墩街辦事處。
將翠微街道一分為二，管轄地段以漢陽大道鐵路跨線橋為界，橋東屬翠微街道，橋西屬五里墩街道。
屆時，區域內有武漢拖拉機廠、武漢通用機械廠、武漢冷凍機廠、武漢汽車齒輪廠等大批“武”字頭企業。
同時這些國有企業也因占用了原農村土地，使部分村民壓地進廠，身份由村民變成了居民，也使得五里墩街道成為了典型的插花型街道。
20世紀90年代，由于城市的擴展，此地人口變多，這片區域也漸漸不適合工業發展，恰逢企業改制，在政府的引導下，這些企業紛紛改制或是外遷。
2006年根據武民政〔2006〕69號文件的精神，漢陽區對五里街道行政區劃進行了調整。
以羅七路、麒麟路至墨水湖的延長線為界，東為五里墩街道，西為琴斷口街道。
以武漢經濟技術開發區鐵路專用線為界，西為五里墩街道，東為翠微街道。
以馬鸚路為界，北為五里墩街道，南為江堤街道。
以京廣鐵路線為界，南為五里墩街道，北為月湖街道。
以此為依據，五里墩街道接管了原永豐鄉、江堤鄉的部分村民及其土地，并完成村改居。
2017年11月，五里墩街道管轄范圍調整為：東部以武漢經濟技術開發區鐵路專用線(冰塘角路以西)與建橋街道接壤；西部以羅七路、麒麟路、百靈路為界與琴斷口街道接壤(含百靈路、何家嘴路南邊在建樓盤“鈺龍旭輝半島”全部區域)；南部以馬鸚路及墨水湖中心線為界與江堤街道、四新街道毗鄰；北部以京廣鐵路、琴臺大道為界與晴川街道接壤。
2018年10月，撤消五龍里社區，新設置五玉里社區。