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  根據《元大德南海志》,北宋時區內已經有大水墟,是當時廣州衛星城鎮。  天河區名來源於1984年興建的天河體育中心,而天河體育中心名稱來源於1930年建在這裡的廣州天河機場,天河機場名稱來源於天河村。天河村,原名大水圳,在1926年由於軍閥李福林將所在的大塘村改名為天池村,而大塘村的李氏與天河村的李氏同宗,經李福林的提議,改名為天河村。

  1953年,廣州市歸國華僑學生補習班學校在石牌村東面的太婆山,也即今天暨南大學校內的西北面創辦;  1956年,黃埔大道建成通車,橫穿過石牌村的南面;  1956年,廣東教育行政學院在石牌鴉崗(今崗頂)興建,現址中山大學附屬第三醫院;  1958年9月,暨南大學在石牌村東面重建開學。

  1985年5月24日,天河區經國務院批准成立,從廣州市郊區分出,成為廣州市轄行政區。新建區時,有兩鎮四街:沙河區(鎮)(含同和鄉、京溪鄉)、東圃區(鎮),以及沙河街、五山街、員村街、車陂街。當時面積102.5平方公里,人口20.04萬人。此後轄區經過多次變化。1987年9月,同和鎮(由同和鄉和京溪鄉組成)劃歸白雲區管轄。  1992年4月,楊箕村從東山區劃歸天河區。1994年2月,原市農工商聯合總公司鳳凰農工商公司屬下的柯木塱、漁沙坦兩行政村劃歸天河區。1994年8月,沙東村二隊(自然村)從東山區劃歸天河區。2000年9月,原屬廣州市新塘農工商公司的新塘、沐陂、凌塘、玉樹4個行政村移交給天河區。2005年6月7日,登峰街和楊箕村劃歸越秀,新塘街的玉樹村劃歸蘿崗區。隨著天河區城市化的發展,鄉村逐漸由行政村改設行政街,2002年12月,沙河鎮和東圃鎮撤銷。

  天河區行政區域總面積約137.38平方公里,轄有21個行政街:  沙河街(1950年7月成立,以行文批准為準,下同)、五山街(1950年成立)、員村街(1960年7月成立)、車陂街(1981年5月成立)、石牌街(1987年3月成立)、天河南街(1992年10月9日成立)、林和街(1995年8月11日成立)、沙東街(1995年8月11日成立)、興華街(1995年8月11日成立)、棠下街(1997年11月18日成立)、天園街(1999年9月30日成立)、冼村街(1999年12月29日成立)、獵德街(1999年12月29日成立)、元崗街(1999年12月29日成立)、黃村街(1999年12月29日成立)、龍洞街(2002年12月成立)、長興街(2002年12月成立)、鳳凰街(2002年12月成立)、前進街(2002年12月成立)、珠吉街(2002年12月成立)、新塘街(2002年12月成立)。

  2015年天河區GDP已達3432.79億元,增長8.8%。為廣州市第一,廣東省第二(僅次於深圳南山區)。 “天河路黃金商業大道”匯聚了天河城、正佳廣場、太古匯、萬菱匯、時尚天河廣場、天環廣場、維多利廣場、天娛廣場、摩登百貨、廣州友誼商店,廣州購書中心,百腦匯,廣州電腦城等一批高、中端賣場,電腦通訊數碼產品市場,餐飲娛樂場所等,沿線街道2011年社會消費品零售總額達351.02億元,佔全區比重超過1/3,已達35.4%。

  2014年市認定的328家總部企業中,在天河區註冊的有96家,佔全市的29.3%,如包括“在天河區辦公、但註冊地不在天河”的28家,天河區總部企業有124家,佔全市的37.8%。在124家總部企業中,世界500強企業2家,佔全市的100%;2014中國500強企業7家,佔全市的70%;2014中國民營企業500強3家,佔全市的33.3%。  知名企業有網易,YY語音,易方達基金,恆大地產,富力地產,越秀集團等

  天河區有暨南大學石牌校區以及華文學院,華南理工大學五山校區,華南農業大學五山校區,華南師範大學石牌校區等一系列高等院校。以及華南師範大學附屬中學,廣州市第四十七中學,天河中學等一系列知名中學。

  

  天河城、太古匯、正佳廣場、太平洋數碼廣場、廣州購書中心、萬菱匯、廣州百貨、百腦匯、頤高數碼廣場、天娛廣場、時尚天河廣場、天河又一城、東方寶泰、花城廣場、以及2016年投入使用的天環廣場等。

  天河體育中心、廣東奧林匹克體育中心

  華南植物園、天河公園、珠江公園

  

  天河客運站、廣州火車東站

  廣州BRT專用道的大部分位於天河區境內,區內設有:體育中心、石牌橋、崗頂、師大暨大、華景新城、上社、學院、棠下村、棠東、天朗明居、車陂、東圃鎮、黃村、珠村、蓮溪 15個站點。

  同時,亦有規劃10號線、19號線、23號線經過天河區內。

  天河區內的主幹道有天河路、中山大道、黃埔大道、廣園路、先烈路、廣州大道、廣汕路、廣州環城高速公路、華南快速幹線、廣園快速路、科韻路等。
天河區是中國廣東省廣州市的市轄區,位於廣州老城區東部,1985年5月24日設立,是廣州近年來新城區發展中心。廣州三大商圈之一的“天河商圈”就在此,是廣州的商業中心之一。區政府駐天園街道天府路1號。