Çəmbərək rayonu 1937-ci il dekabrın 31-də yaradılmışdır. Həmin tarixədək isə onun ərazisi Dilican rayonunun tərkibinə daxil olmuşdur. Sahəsi 697 km² olan rayonun inzibati mərkəzi Ağstafaçay çayının qolu olan Getik çayının sahilində yerləşən Qırmızıkənd qəsəbəsi olmuşdur. Rayon mərkəzindən İrəvan şəhərinə olan məsafə 125 km-dir.

Çəmbərək rayonu Murğuz və Şahdağ silsilələri ilə əhatə olunub. Adatəpə (h. 2427 m), Çaldaş (h. 2743 m), Qoşadağ (h. 2901 m) zirvələri də rayonun ərazisində yerləşir.

Rayonun ərazisi tarixi İrəvan xanlığının Göyçə və Şəmşəddil mahallarına, Çar Rusiyası dövründə isə Yelizavetpol (Gəncə) quberniyasının Qazax qəzasına daxil olmuşdur.

1987-ci ildən rayonun əzəli azərbaycanlı sakinləri yaşadıqları yerləri tərk etməyə məcbur edilmişlər. 1995-ci ildə isə rayon ləğv edilərək Ermənistanın Geğarkunik vilayətinin inzibati ərazisinə daxil edilmişdir.