原属凤台县，1972年划入淮南市区，设古沟区，区政府驻古沟集，1978年移驻表庄。1980年改潘集区。
1997年，潘集区面积660平方千米，人口39.6万，辖1个街道、5个镇、6个乡：袁庄街道、泥河镇、芦集镇、潘集镇、平圩镇、高皇镇、夹沟乡、贺疃乡、祁集乡、田集乡、架河乡、古沟回族乡，区政府驻表庄。（12个居委会、166个村委会）
2000年第五次人口普查，全区总人口400151人，其中：袁庄街道30124人，泥河镇38080人，芦集镇50645人，潘集镇31744人，平圩镇44232人，高皇镇39196人，夹沟乡26643人，贺疃乡26841人，田集乡40757人，祁集乡18574人，架河乡26212人，古沟回族乡27103人。
2004年，潘集区乡镇由11个调整为10个。9月，田集乡和袁庄街道撤销合并为田集街道。2004年底，辖1个街道、5个镇、5个乡：高皇镇、芦集镇、平圩镇、泥河镇、潘集镇、夹沟乡、架河乡、古沟回族乡、贺疃乡、祁集乡，田集街道。