本區戶籍登記業務在日據時期為大肚庄役場警察課戶口係辦理。民國三十四年台灣光復後，初期業務仍沿由警察機關承辦。三十五年劃歸大肚區公所戶籍室接掌，四十二年擴編戶籍室為課，地址位於現沙田路二段六四六號。五十八年為因應動員戡亂時期之需要，實施「戶警合一」，裁撤戶籍課，成立「臺中市警察局大肚區戶政事務所」，改隸臺中市警察局，六十四年遷至沙田路二段六八三號，該廳舍狹窄不敷使用，復於七十二年遷移至沙田路三段三八之一號現址迄今。八十一年為配合動員戡亂時期之終止，實施「戶警分立」戶政業務回歸民政機關辦理，改名為「臺中縣大肚鄉戶政事務所」，隸屬臺中縣政府，民國九十九年十二月二十五日因臺中縣市合併，改制為臺中市大肚區戶政事務所。