ликвидации АССР немцев Поволжья 7 сентября 1941 года Палласовский кантон был преобразован в Палласовский район в составе Сталинградской области.
В конце 1940-х и начале 1950-х годов для авиационного обеспечения полигона Капустин Яр использовался военный аэродром Житкур, созданный вблизи одноимённого села Палласовского района Сталинградской области летом 1942 года в период Сталинградской битвы.
В 1950 году в состав района вошла территория упраздненного Кайсацкого района.
В 1953 году из-за расширения деятельности полигона Капустин Яр село Житкур прекратило существование, жители были переселены в другие пункты, в состав Палласовского района
включен ликвидированный Эльтонский район.
30 декабря 2004 года район наделён статусом муниципального района.
5 мая 2019 года Венгеловское сельское поселение вошло в состав Приозерного сельского поселения.