Rayonun ərazisində 60–70-ci illərdə təsərrüfat işləri zamanı tapılan xeyli küp qəbirlər (küp qəbirlər Azərbaycanda e.ə. II əsrdən eramızın əvvəllərinə kimi mövcud olmuşdur) və e. ə. IV–II əsrlərə aid edilən və əksəriyyəti Makedoniyalı İsgəndərin adına zərb olunan onlarla sikkə ərazinin lap qədim zamanlardan beynəlxalq ticarətdə mühüm rol oynadığından xəbər verir. XIV əsrdə yaşamış məşhur coğrafiyaşünas və tarixçi Həmdullah Qəzvininin yazdığına görə, Zəngilanın əsası hicri tarixin 15-ci ilində, yəni 636-cı ildə qoyulub. Rayonun ərazisi həm Araz çayı boyunca şərqdən Qərbə, həm də Həkəri, Bərgüşad və Oxçu çayları boyunca cənubdan-Şimala və əksinə uzanan tarixi ticarət yolları üzərində yerləşir. Bu ərazi ibtidai insanların ilk məskənlərindən biri olmuşdur. Bunu rayonun müxtəlif yerlərindəki tarixi abidələr, o cümlədən Yeməzli kəndi ilə Yuxarı Yeməzli kəndi arasında olan və "Şəhid Məhəmməd" adlı yerdən tapılan pul və əşya qalıqları sübut edir. 60-cı illərdə bu ərazidə aparılan əkin və yol çəkilişi zamanı xeyli küp qəbirlər aşkar edilmişdir. Bu küp qəbirlərdən tapılmış müxtəlif əşyalar sübut edir ki, bu ərazi çox qədim bir tarixə malikdir. Kişilərin dəfn olunduğu qəbirlərdən tapılan bülöv daşı, qadınların dəfn olunduğu yerdən tapılan muncuq və qolbaqlar, həmçinin müxtəlif saxsı qablar, silahlar, nizə və oxların metal və bürünc ucluqları, sikkələr və s. əşyaların bir qismi qorunub saxlanılmışdır.

1962-ci ildə orada tapılan və saxsı qabda olan əşyalardan bir neçəsini əldə edən filologiya elmləri namizədi A. Həsənovun tədqiqatlar və araşdırmaları nəticəsində müəyyən edilir ki, bu sikkələr eramızdan əvvəl IV–II əsrlərə aiddir. Məlum olur ki, bu sikkələr bürünc ellin (yunan) pullarıdır. Rayonun "Şəhid Məhəmməd" adlı yerində tapılan sikkələr də bunu təsdiq edir. Bu sikkələr tədqiq edilib oxunduqdan sonra müəyyən edilmişdir ki, bunların üz tərəfində hökmdarın başının şəkli həkk olunub. Arxa tərəfdə isə qədim Yunan allahlarından Zevs, Poseydon və Dionisin bütöv şəkli verilib. Şəkillərdə yan tərəflərdə yunanca Bazilevs (hökmdar) sözü yazılıb. Sonra isə hökmdarın adı ona verilən təşbehlər-epitellər həkk olunmuşdur. Bu dövrdə ellin padşahlarını ilahiləşdirmək üçün onların adlarına təşbehlər artırırdılar.

Rayonun ərazisi müxtəlif dövrlərdə ayrı-ayrı inzibati ərazi bölgülərinə məruz qalmışdır. Rusiyanın işğalı zamanı 1828-ci ilə qədər bölgənin ərazisinin Bəsitçaydan qərbə tərəf hissəsi Naxçıvan, Şərqə tərəf hissəsi isə Qarabağ xanlığının tərkibində idi.

XIX əsrin əvvəllərində Rusiyanın Cənubi Qafqazı işğal etməsindən sonra yeni ərazi-inzibati bölgüsü aparılır. 1868-ci ildə Yelizavetpol quberniyası yaradılır. Onun tərkibində Şuşa, Yelizavetpol və Zəngəzur qəzaları yaradılır. Yeni bölgüyə əsasən Zəngilan rayonunun ərazisi Zəngəzur qəzasına daxil edilir.

1925-ci ilin sənədlərində Zəngilan Cəbrayıl qəzası tərkibində göstərilir. Xəritədə Zəngilandan Genlik, Aladin, Dəlləkli qeyd olunur. 1929-cu ildə Zaqafqaziya Sovet Federativ Sosoialist Respublikasının qərarı ilə Zəngilan rayonunun Nüvədi, Toğud, Ernəzir kəndləri, 1946-cı ildə isə 4 min hektar meşə sahəsi Azərbaycan Respublikasından alınıb Ermənistan Respublikasına bağışlandı.

Son iki yüz ildə vahid sərhəddə malik olmayan Zəngilan 1930-cu ilin avqust ayının 8-də müstəqil rayon kimi formalaşır və dəqiq müəyyən olunmuş ərazisi olur.

1967-ci ildə Zəngilana Şəhər statusu verildi. Həmin vaxt Zəngilan rayonunda bir şəhər, 5 qəsəbə, 79 kənd olmuşdur.

Öz mövcudluğunun son illərində bu bölgə analoqu olmayan 1992-ci ilin dekabrında baş verən Şayıflı qırğınını və bir də nəhayət, 1993-cü ilin 27 oktyabrını yaşadı. Füzuli və Cəbrayıl rayonları işğal olunduqdan sonra zəngilanlılar 67 gün tam mühasirə şəraitində ermənilərlə vuruşmuşdur. 25–29 oktyabr 1993-cü ildə Zəngilan rayonunun əhalisi son anadək vuruşaraq 235 nəfər şəhid və itkin verərək Araz çayını keçmiş, İran İslam Respublikasının ərazisi ilə keçərək Azərbaycanın müxtəlif rayonlarında məskunlaşmışlar.

Zəngilan şəhəri 20 oktyabr 2020-ci il tarixində Azərbaycan Silahlı Qüvvələri tərəfindən işğaldan azad edilmişdir. 2020-ci il dekabrın 23-də Prezident İlham Əliyev Zəngilanda Azərbaycan Bayrağını ucaldıb. 2023-cü il iyulun 31-də isə dövlət başçısının imzaladığı Sərəncama əsasən şəhərin işğaldan azad edildiyi 20 oktyabr tarixi Zəngilan Şəhəri Günü kimi qeyd olunur.

Şəhərdə olan tarixi irs obyektləri arasında XVII–XVIII əsrlərə aid İmam Hüseyn məscidi də var. 1980-ci illərə qədər Səməd Vurğunun adını daşıyan mərkəzi stadiona malik idi. Şəhəri təmsil edən futbol komandası "Süsən" FK idi.

Ərazisi orta və alçaq dağlar sahəsindədir, mürəkkəb, parçalanmış səth quruluşuna malikdir. Şimal-qərbdən əraziyə daxil olan Bərgüşad silsiləsi (Süsən dağı-dəniz səviyyəsindən 1304 metr yüksəkdir) Bazarçayla Oxçuçay arasında "Ağ oyuq" maili düzünü (dəniz səviyyəsindən 400–600 metr yüksəkdir) əmələ gətirir. Şimal-şərqdən Qarabağ silsiləsinin Araz və Həkəri çaylarına tərəf alçalan yamacları təpəli Gəyən çölündən keçir. Qərbdən Meğri (Mehri-Güney) silsiləsinin kənarı Şükrətaz dağı (dəniz səviyyəsindən 2270 metr yüksəkdir) yerləşir. Rayonda çöküntü suxurlarından başqa vulkanik materiallar-yura, təbaşir çöküntüləri yayılmışdır. Ərazidə bir sıra faydalı qazıntılar-tikinti daşı, qızıl yatağı, qara mərmər yatağı, əhəng xammalı, susuzlaşdırılmış soda üçün əhəng daşı vardır. Rayonun bitki örtüyü Araz palıdı bitən kserofit meşələr, mərkəzi hissədə və şimalda kolluqlardan ibarətdir.

Zəngilanın faunası belədir: rayonun cənubunda oxlu kirpi, cənub-şərqində çöl qabanı, ayı, cüyür yaşayır. Eləcə də ərazidə dağ keçisi, tülkü, boz dovşan, canavar, quşlardan qırqovul, kəklik, meşə xoruzu, gəlincik, sərçə, qarğa, sağsağan, qumru, vəhşi göyərçin geniş yayılmışdır.

1886-cı ilin ailə siyahılarından çıxarılmış Zaqafqaziya vilayəti əhalisinin sayına dair statistik məlumatlara əsasən, Yelizavetpol quberniyasının Zəngəzur qəzasının 2-ci Zəngilan kənd dairəsi, Pirçəvan kəndində 50 tüstü və 211 nəfər şiə təriqətli müsəlman azərbaycan türkü yaşayırdı (mənbədə — "tatarlar").

1921-ci il Azərbaycan kənd təsərrüfatı siyahıyaalınmasının nəticələrinə görə Azərbaycan SSR-in Qubadlı rayonunun Zəngilan kənd cəmiyyətinin Pirçəvan kəndində 524 nəfər (162 təsərrüfat) yaşayır, əsas millət türklər (azərbaycanlılar) idi.

1933-cü il yanvarın 1-nə olan məlumata görə, I Pirçəvan (mərkəzdə) və II Pirçəvan Azərbaycan SSR Zəngilan rayonunun eyniadlı kənd cəmiyyətinin tərkibində idi. Əhalisi 95 təsərrüfatda 574 nəfər (I Pirçəvan), 35 təsərrüfatda (II Pirçəvan) 148 nəfərdir. Kənd sovetinin də kəndlərdən ibarət (Gənlik, Malatkeşin, Tağılı) əhalisinin 98,7 faizini türklər (azərbaycanlılar) təşkil edirdi.