Hamamlı rayonu 1937-ci il dekabrın 31-də yaradılmışdır. Sahəsi 596 km² olan rayonun inzibati mərkəzi rayon tabeli Hamamlı şəhəri olmuşdur. Buradan İrəvan şəhərinə olan məsafə 101 km-dir.

Rayonun ərazisi tarixi İrəvan xanlığının Pəmbək mahalına, Çar Rusiyası dövründə isə İrəvan quberniyasının Aleksandropol qəzasına daxil olmuşdur.

17-ci əsrdə yaradılan bu yaşayış məskəninin adı əvvəllər bu ərazidə çox sayda tarixi hamam olduğuna görə Hamamlı olmuşdur. Kəndin adı oradakı “Hamamlı” adlanan müalicə əhəmiyyətli isti sulu mineral bulaqlarla bağlıdır.

Ermənistan SSR Ali Soveti Rəyasət Heyətinin 26 oktyabr 1949-cu il tarixli fərmanı ilə rayonun adı dəyişdirilərək “Spitak” adlandırılmışdır.

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