Муниципалитет был образован в июне 1928 года. Тогда он входил в состав Казакской АССР и назывался Тепловским.
Привычное название район получил в 1962 году. Вместе с переносом райцентра из Теплого в новый поселок Первомайский. В составе района 58 населенных пунктов, 15 сельсоветов.
Самыми старыми поселениями Первомайского района считаются села Красное, Соболево, Теплое (изначально поселки), основанные яицкими казаками.
