Cəlilabad rayonu Azərbaycanın qədim yaşayış məskənlərindəndir. Rayon ərazisində mövcud olmuş Həməşərə şəhəri b.e.ə. II minilliyə aiddir. Tarixi mənbələrdə şəhərin 3 metr hündürlüyündə möhtəşəm qala ilə əhatə olunduğu göstərilir. Ərəblərin hücumundan sonra Həməşəra şəhəri dağılmış və sonrakı dövrlərdə Hasıllı şəhəri məşhurlaşmışdır. XIX əsrin 30-cu illərində rusların Azərbaycana köçürülməsi nəticəsində azərbaycanlılarla rusların birgə məskunlaşdığı Astarxanbazar şəhəri əyalətin mərkəzinə çevrilmişdir.
Cəlilabad rayonu 8 avqust 1930-cu ildə təşkil edilmişdir. 1967-ci ilədək Astarxanbazar, 2 iyun 1967-ci ildən görkəmli yazıçı-dramaturq Cəlil Məmmədquluzadənin şərəfinə Cəlilabad adlandırılmışdır. 26 may 1964-cü ildə Biləsuvar inzibati ərazi vahidi rayonun tərkibinə qatılmış, 6 yanvar 1965-ci ildə yenidən ayrılaraq müstəqil rayona çevrilmişdir.
Respublikanın cənub bölgəsində yerləşən rayon şimaldan Biləsuvar, şərqdən Neftçala, cənub şərqdən Masallı, cənubdan Yardımlı rayonları ilə, qərbdən isə İran İslam Respublikası ilə həmsərhəddir. Ərazisi 1441,4 kvadrat kilometr, əhalisi 197,4 min (2011) nəfərdir. Rayonda 2 şəhər, 117 kənd vardır. Mərkəzi Cəlilabad şəhəridir.
Rayon ərazisində 50 tarixi-arxeoloji abidə mövcuddur. Onlardan eneolit dövrünə aid Əliköməktəpə və Mişarçay yaşayış yerləri, 4-cü minilliyə aid Qurudərə yaşayış yeri, tunc dövrünə aid Cinlitəpə yaşayış yeri, qədim Muğan və Bəcirəvan şəhərlərinin qalıqları, Qazan köşkü, Bəcirəvan kurqanları, Pirhəsən, Pirəxəncər, Zərdüşt daxmaları kimi tarixi abidələr vardır.