С середины XVII века район находился в составе Исетской провинции с центром в Челябинске с вхождением в состав Оренбургской губернии. С 1798 по 1863 годы — в составе пятого и шестого кантонов, куда входили башкирские поселения (нумерация кантонов менялась в 1803 и в 1847 гг.). После ликвидации кантонной системы территория современного Аргаяшского района частью входила в Челябинский уезд Оренбургской губернии (Мавлютовская, Мухаметкулуевская, Метелевская, Черлинская, Султаевская), в Троицкий уезд (Сызгинская волость), а частью, начиная с озера Аргаяш, затем деревни Старо-Соболево, Ново-Соболево, Аязгулово, село Рождественское, — в Екатеринбургский уезд Пермской губернии (Рождественская и Саринская волости). В 1919 году Аргаяшский кантон входит в состав Башкирской АССР и объединяет 18 волостей, 157 сельских советов. В 20-е годы было проведено укрупнение волостей. На 1августа 1924 года в Аргаяшском кантоне осталось шесть волостей и 35 сельских советов. 20 августа 1930 года кантон делится на два района: Аргаяшский и Кунашакский, продолжая оставаться в составе БАССР.
В 1934 году Аргаяшский район входит в состав Челябинской области. Тогда же было принято решение ВЦИК об образовании Аргаяшского башкирского национального округа, но оно не было выполнено. 1 февраля 1963 года Аргаяшский район был упразднен и его территория была передана в состав Сосновского сельского района. 12 января 1965 года Аргаяшский район вновь был образован за счет разукрупнения бывшего Сосновского сельского района.
Аргаяшский муниципальный район имеет свою символику: герб и флаг, утвержденные постановлением Аргаяшского районного Совета депутатов № 97 от 17 декабря 2002 года. Район имеет также гимн, утвержденный в мае 2004 года. Автор текста — М.Т.Фазлыахметов, автор музыки — А.И.Липатов. Первое исполнение гимна состоялось 26 июня 2004 года на районном празднике Сабантуй.
Аргаяшский район — озерный край, здесь насчитывается 50 озер. Жемчужина Южного Урала — озеро Увильды, которое является самым крупным озером на Урале. Оно имеет площадь 71 кв. км, наибольшая глубина — 21 м. На «Ландкарте Исетской провинции» (1742 года) оно показано как проточное: соединено водостоком с озером Малые Ирдяги, из которого вытекает река Узю (Зюзелга), которая затем впадает в Течу.
На Увильдах имеются радоновые источники и 52 острова общей площадью 6,7 кв.км, покрытых разнотравьем и заросших лесами. Самые крупные из островов — Березовый, Вязовый, Голодай, Еловый. В 1977 году озеро Увильды включено в международный проект «Аква», в число водоемов, подлежащих первоочередной охране и изучению.
Регулятором реки Миасс служит озеро Аргази (Аргазинское водохранилище), где сооружена плотина и находится Аргазинский гидроузел. Назначение Аргазинского водохранилища, самого крупного водоема в области, — быть источником водоснабжения города Челябинска. По своей природе озеро Аргази уникально: единственное из всех крупных озер Челябинской области является проточным. Ежесуточно через плотину сбрасывается около одного миллиона кубометров воды, которая питает город.
Территория Аргаяшского района была заселена еще в глубокой древности. Об этом свидетельствуют интересные археологические памятники, обнаруженные в современных границах района. Аргаяшский район богат археологическими памятниками. Особенно много обнаружено их на берегу озера Аргази, во все времена привлекавшем людей для проживания на его берегах. На берегу и на островах озера Аргази — Большой Вишневый, Малый Вишневый, Малый Липовый в 1968, 1972, 1975—1980 гг. проводились археологические раскопки и были обнаружены более 140 памятников различных археологических эпох — позднего палеолита, бронзового века, раннего железного века и до XVIII века: кратковременные стоянки, долговременные поселения, могильники, одиночные погребения, наскальные рисунки. Только на одном Малом Липовом острове было найдено восемь стоянок, шесть поселений и две писаницы.
Башкиры испокон веков проживали на территории Южного Урала, в том числе и современного Аргаяшского района. Видный челябинский археолог Г.Б.Зданович, описывая раскопки в районе озера Смолино, расположенного в черте Челябинска, отмечает: «С четвертого века постепенно Южный Урал заселяют тюрки. В смолинских захоронениях покоятся и представители сформировавшегося на Южном Урале башкирского народа, вся история которого связана с этим краем». Челябинский краевед Н.И.Шувалов также отмечает, что самые древние топонимы Челябинской области являются башкирскими. Это видно и по топонимике Аргаяшского района, в названиях деревень, озер, рек, урочищ.
Свой след в истории оставили многие аргаяшские башкиры. Так, Базаргул Юнаев с 1767 по 1768 годы входил в качестве депутата от Исетской провинции в состав Уложенной комиссии, созданной Екатериной II. Это был весьма просвещенный для своего времени человек, он составил «Наказ башкир Исетской провинции в Уложенную комиссию» — исторический документ, отличавшийся глубокой аргументацией, историческим подходом. Б.Юнаев отстаивал права башкир на свободное развитие без притеснений власти, вотчинные права на свои земли, выступал за свободу вероисповедания башкир, за беспошлинную торговлю, требовал соблюдения ранее заключенных договоров. Однако, не получив поддержку в своей законодательной деятельности, Б.Юнаев выступил на стороне Е.Пугачева. После подавления восстания он был лишен звания депутата.
Восставшие башкирские старшины получили высокую оценку со стороны Емельяна Пугачева. Во время встречи армии Е.И.Пугачева с тремя тысячами восставшими башкирами во главе с Салаватом Юлаевым 2 июня 1774 года у деревни Байгазы в 30 верстах от Челябинска, Базаргул Юнаев удостоился звания фельдмаршала; Юламан Кушаев, бывший офицер царской армии, — генерала пугачевского войска; Байгаза Козямышев и Мансур Таймасов — звания полковника. Байгаза Козямышев со своим отрядом держал под контролем дороги, занимался сбором фуража и продовольствия, мобилизовывал местное население. А Юнаев с отрядом в 500 человек вел активную борьбу с карателями в районе Кыштымских заводов.
Когда началась Отечественная война 1812 года, Кулуй-кантон Кучуков во главе полка из башкир пятого кантона отправился в действующую армию. В полку было 500 рядовых, пять есаулов, пять сотников, пять хорунжих, один мулла, десять пятидесятников, квартирмейстер, писарь. Интересно отметить, что с ним в боевом походе была и одна из его жен — Гафифа, и во время похода у него родился сын Абдулла. За участие в войне Кучукову было присвоено звание «Почетный потомственный дворянин Российской империи».
Самодеятельный башкирский композитор Шарафетдин Вайсилов, живший в первой половине XIX века, создал две известные башкирские песни «Аргужа» и «Шарафетдин».
Заселение территории нынешнего Аргаяшского района и соседних районов русскими поселенцами особенно интенсивно началось с покупкой, а затем и дальнейшим строительством известным заводчиком Никитой Никитовичем Демидовым в середине XVIII века Кыштымских заводов. И в конце зимы 1785 года 192 семьи саратовских переселенцев обосновали свое новое место жительства на берегу двух лесных озер — Большие и Малые Ирдяги, названное Ирдягинской вотчиной Н.Н.Демидова. Затем русские села получили название Рождественское, Губернское, Беспаловское, Кузнецкое и Смолино.
Основание райцентра — села Аргаяш — связано со строительством железной дороги Челябинск-Екатеринбург. Первый паровоз с тремя вагонами по новой дороге прошел 15 октября по старому стилю (28 октября по новому стилю) 1896 года. Однако уже за год до этого были построены основные постройки станции Аргаяш, так, здание водокачки из природного гранита (сохранившееся до наших дней) было построено в 1895 году.
Бурные события революции 1917 года, последовавшей затем гражданской войны захватили и Аргаяшский район. В мае 1918 года Аргаяш и ближайшие к нему села и деревни стали местом ожесточенных боев между белочехами и частями Красной Армии. Более года на территории района держалась власть белых. Летом 1919 года в Аргаяшском районе установилась советская власть. Были приняты меры по развитию образования, культуры, здравоохранения среди местного населения. Дети из народных низов получили доступ к образованию. Для ликвидации неграмотности в 1923 году в Аргаяшском кантоне было открыто 50 школ всеобуча и 16 школ для взрослых.
Уже к 1927/28 учебному году число школ достигло 101, в том числе, 66 башкирских, 19 русских, 15 мещерякских (татарских). В кантоне насчитывалось 7365 детей школьного возраста от 8 до 12 лет, а обучалось в школе 5513. Процент охвата детей учебой составлял 74,6.
Одновременно проводилась социалистическая реконструкция сельского хозяйства. Однако коллективизация во многом проводилась не только с массовыми репрессиями, но и бездумно. 3 марта 1930 года Башкирский обком ВКП (б) принял решение об объявлении Башкирии республикой сплошной коллективизации. Был грубо нарушен срок завершения коллективизации, установленный постановлением ЦК ВКП (б) от 5 января 1930 года. Был взят курс на ускорение темпов коллективизации и поставлена задача — превратить в 1930 году Аргаяшский, в числе трех кантонов республики, в район сплошной коллективизации. И началось ударное вовлечение крестьян в колхозы. В этой кампании использовали все методы: от запугивания и до ареста несогласных крестьян как сторонников «организованной контрреволюции».
На 20 февраля 1930 года в Аргаяшском кантоне коллективизацией было охвачено уже 89,9 процентов хозяйств. «Социалистическое переустройство» деревни, в ходе которого тысячи крестьянских семей были согнаны с насиженных мест, задавлены налогами и разорены планами обязательной хлебосдачи, привело к снижению объемов производства сельхозпродукции, вызвало массовый голод. В то же время, нельзя отрицать то, что создание крупных коллективных хозяйств позволило вооружить село новой передовой сельскохозяйственной техникой. В деле поворота крестьян к работе по-новому важную роль сыграли совхозы, их на территории района было организовано два — «Аргаяшский» и «Худайбердинский». Для технического обслуживания колхозов создаются машинно-тракторные станции: Асановская, Аргаяшская, Мухамет-Кулуевская. Например, Мухамет-Кулуевская МТС обслуживала 22 колхоза с общей посевной площадью более 25 тысяч га, имела 43 трактора и 15 комбайнов, один грузовик ГАЗ-АА. В годы гражданской войны и в период восстановления в Аргаяшском районе советской власти выдвинулась большая плеяда известных общественных и политических деятелей: Х.К.Кушаев, Т.Ш.Шафиков ( эти два деятеля стали председателями БашЦИК), М-Г.Г.Курбангалеев, Н.Т.Тагиров, И.М.Беспалов и другие. А такие уроженцы Аргаяшского района, как Катиба Киньябулатова, Хай Мухамедьяров, Зайнулла Иксанов, Рамазан Кузыев, стали известными поэтами, крупными учеными.
С началом Великой Отечественной войны жизнь в районе перестроилась на военный лад. В районе было организовано 24 подсобных хозяйства оборонных заводов, около деревни Курманово всю войну работал песчаный карьер, откуда песок отправляли в Свердловск на завод «Уралмаш». В районе было развернуто два военных госпиталя: в санатории «Увильды» и в Аргаяше. Все колхозы и совхозы работали на фронт, поставляя зерно, мясо, молоко, овощи. Население района активно участвовало в сборе продуктов и вещей для бойцов Красной Армии.
Славные сыны и дочери аргаяшской земли храбро воевали на фронте. Героями Советского Союза стали шестеро наших земляков: командир 53-й танковой бригады, в последствии генерал-полковник танковых войск Василий Сергеевич Архипов (1906—1985) был удостоен звания дважды Герой (23 ноября 1952 года на его родине, в селе Губернском, был установлен бронзовый бюст), летчик Гаяз Исламетдинович Баймурзин (1913—1946), командир мотострелкового батальона Иван Антонович Беспалов (1914—1989), старший сержант, пехотинец, Иван Тихонович Глухов (1912—1983), старшина-артиллерист Газиз Габидуллович Мурзагалимов (1923—1990), пехотинец Николай Иосифович Тузов (1923—2003). Из Аргаяшского района были призваны на фронт почти 11 тысяч человек, из них погибли или пропали без вести более 5400 человек.
После окончания войны история Аргаяшского района оказалась в значительной степени связана с глобальными военно-политическими событиями того времени, и, прежде всего, с противостоянием двух крупнейших держав: СССР и США. Это проявилось в строительстве химкомбината «Маяк» — центра атомной индустрии Советского Союза, и во влиянии этой стройки, а затем действующего стратегического объекта, на жизнь соседних районов, в том числе и Аргаяшского. С началом строительства Челябинский облисполком 24 апреля 1946 года выносит решение об изъятии земель площадью в 1159 гектаров из Кузнецкого района, на территории которого размещалось строительство. Ввиду секретности возводимого объекта на изъятую территорию был запрещен допуск даже районных землеустроителей.
21 августа 1947 года изымаются в особую режимную зону еще 12290 гектаров земель Кыштымского леспромхоза, Каслинского и Кузнецкого районов. Именно тогда значительные территории изымаются и из состава Аргаяшского района. Всего район потерял 5274 га земли, они «ушли» под город Озерск. Затем последовало выселение людей, проживавших рядом с секретным объектом по реке Теча, и на территории подвергшихся заражению в сентябре 1957 года. На здоровье многих жителей района отразились последствия аварии 1957 года на химкомбинате «Маяк».
После войны продолжалась электрификация населенных пунктов района, не во всех деревнях был электрический свет. Так, только 1 августа 1960 года электричество пришло в деревню Назыркино. В хозяйствах района в конце 50-х — начале 60-х годов увеличивается энергонасыщенность производства, вводится искусственное осеменение сельскохозяйственных животных, механическая дойка, квадратно-гнездовой способ сева кукурузы, новые технологии возделывания пропашных культур. С ликвидацией МТС колхозы получили технику.
Происходят изменения и в социальной сфере района. Строится первое в районе типовое трехэтажное здание средней школы №2, она была введена в строй 1 января 1958 года. Начинается строительство первых двухэтажных благоустроенных многоквартирных домов. В 1952—1953 годах сдаются двухэтажные железнодорожные дома по улице Станционной (ныне Гагарина), в 1955 году — по улице Ленина, 46, для работников РЭС, в 1961 году — учительский дом по улице Ленина, 5, в 1957 году — дом по улице Октябрьской, 4, для работников Аргаяшской РТС.
В 1961 году был введен в строй комплекс зданий районной больницы на 270 коек. В 1944 году открывается школа механизации (ныне Аргаяшский аграрный техникум), 1963 году — Аргаяшское медицинское училище — единственное сельское медучилище в РСФСР.
Очень большие изменения произошли за восьмую пятилетку (1966—
1970 гг.). В районе было введено в эксплуатацию 21 тысяча квадратных метров жилья, построено 10 клубов на 1450 мест, районный Дом культуры на 600 мест, 26 школ, 10 детсадов, три столовые, общежитие медучилища на 300 мест, гостиница с кафе, 4 комбината бытового обслуживания, газифицировано более 650 квартир, все центральные усадьбы колхозов и совхозов и районный центр были связаны дорогами с твердым покрытием. Объем сельскохозяйственной продукции вырос на 55 процентов. В районе имелось 118 магазинов, розничный товарооборот за пять лет вырос с 11,8 млн рублей в 1966 году до 16,7 млн рублей в 1970 году. В 1970-е годы строится много школ в районе. Признанием заслуг всего учительства района стало присвоение в октябре 1966 года звания «Заслуженный учитель РСФСР» учителю биологии Кузнецкой средней школы Василию Матвеевичу Ледневу. А Указом Президиума Верховного Совета СССР от 1 июля 1968 года ему, первому из учителей Челябинской области, за большие заслуги в деле обучения и коммунистического воспитания учащихся было присвоено высокое звание Героя Социалистического Труда. 23 июня 1966 года за успехи в производстве зерна, кормовых культур и умелое использование техники управляющему Камышевским отделением совхоза «Аргаяшский» Петру Ивановичу Матвееву было присвоено звание Героя Социалистического Труда. Героями Социалистического Труда также стали два металлурга — уроженцы Аргаяшского района — Хабир Самахужин и Фазылджан Шаимов.
В дальнейшем значительным шагом в развитии района стала газификация предприятий и социальной сферы, особенно в Аргаяше, где стремительно увеличивался жилой фонд. В 1979 году был проложен газопровод длиной в 16 километров от совхоза «Россия» до Аргаяшской птицефабрики. В октябре 1979 года котельная птицефабрики перешла на газ. Голубое топливо пришло в район.
В октябре 1982 года газ поступил на котельную «Тепловик» села Аргаяш, а затем на котельную радиозавода и на Урняковский межхозяйственный откормочный комплекс. Это позволило кардинально решить проблему теплообеспечения райцентра, а также развития предприятий. В эти годы большое развитие получил санаторий «Увильды», ставший сегодня многопрофильным оздоровительным центром, получившим всероссийскую известность. Санаторий «Увильды» еще известен тем, что на его территории воздвигнут памятник Салавату Юлаеву — уменьшенная копия известного памятника в Уфе. А у въезда в село Аргаяш сооружен памятник воинам 112-й Башкирской кавалерийской дивизии работы известного башкирского скульптора Ульфата Кубагушева.
В период перехода к обществу с рыночной экономикой в районе, как и во всей стране, произошли глубокие изменения социально-экономической жизни. Прошло акционирование предприятий, появилась свобода предпринимательства, развиваются фермерские хозяйства. Ранее существовавшие сельскохозяйственные и промышленные предприятия прекратили свою деятельность. Успешно развивается птицеводство в районе, лидером среди сельхозпроизводителей является ЗАО «Совхоз Акбашевский». В район привлекаются инвестиции. 29 мая 2008 года в поселке Ишалино открылся Аргаяшский завод английской компании «Рексам» по производству алюминиевой банки. Здесь внедрена самая современная технология.
Идет развитие и социальной сферы района. В декабре 2008 года было сдано новое здание районной детской поликлиники со стационаром на 60 коек. Аргаяшский район сегодня занимает первое место в области по рождаемости, показатель рождаемости на тысячу населения составил 20, при среднеобластном — 12,8. Летом 2017 года в Аргаяше после реконструкции был торжественно открыт обновленный стадион. Успешно идет и газификация района. В октябре 2018 года газ пришел в деревню Акбашево, где функционирует известное в области ЗАО «Совхоз Акбашевский».
Имена многих аргаяшцев хорошо знают и в Республике Башкортостан. Это — бывший председатель Верховного Суда РБ Булат Тлякбердин, известный философ, доктор наук, профессор Дамир Валеев, поэтесса Дина Талхина, заслуженный артист РФ, народный артист РБ Раиль Кучуков, художник и педагог Роберт Султанов, генерал-майор ФСО Наиль Валишин, заслуженная артистка РБ Гузель Ульмаскулова и многие другие.
Территория района — 2791 кв. км (279,1 тысяч га) или чуть больше трех процентов от общей площади области. Сельскохозяйственные угодья —140,8 тысяч га. Протяженность с севера на юг — 77,5 км, с запада на восток — 62,5 км. Население — 42,6 тысяч человек. Национальный состав: башкиры — 62 процента, русские — 32, татары — 4,6, украинцы — 0,4. Всего в районе проживают люди 29 национальностей. Муниципальных сельских поселений (сельсоветов) — 12. Всего населенных пунктов — 86. Центр района — село Аргаяш, численность населения — 11 тысяч человек. Аргаяш находится в 56 километрах от Челябинска, на расстоянии 2104 километра от Москвы.