Район образован 18 января 1935 года постановлением ВЦИК РСФСР. Его административным центром вначале было село Хохол, а затем рабочий поселок Хохольский, расположенный в 38 км от города Воронежа.
В современных границах район существует с января 1965 года, когда из состава района был выделен Нижнедевицкий район. В районе 14 сельских поселений с численностью на 01.01.2012 год 29814 человек.
История Хохольского района уходит в глубокое прошлое. Следы древних поселений на территории района найдены в районе сел Костенки и Борщево. Подобные находки обнаружены в Европе еще только в двух местах: на Урале и в Испании. В археологической литературе Костенки называют «жемчужиной палеолита».