Şəmşəddil mahalı 18-ci əsrin ortalarında, 1747-ci ildə Nəsib sultan tərəfindən yaradılmış Şəmşəddil sultanlığının böyük bir hissəsini əhatə edir.  Mahalın əhalisi əsasən  qızılbaş türk tayfalarından olan zülqədərlərdən və Qaraqoyunlu tayfalarından ibarət idi. Zaman-zaman Gəncə xanlığına və Kartli Çarlığına tabe olan Şəmşəddil daim müstəqillik uğrunda mübarizə aparsa da 1801-ci ildə Çar Rusiyası tərəfindən işğal edildi. Bundan sonra Qazax mahalı ilə birləşdirilən Şəmşəddil mahalı Qazax qəzasının tabeliyinə verildi. Qafqaz və Zaqafqaziya diyarı idarəsinin dəyişdirilməsi haqqında 1867-ci il 9 dekabr tarixli çar fərmanı əsasında Göyçə mahalından Qazax mahalına qədər uzanan Qaraqoyunlu dərəsi də yeni yaradılmış Yelizavetpol quberniyasının Qazax qəzasına qatıldı. 1918-ci ildən 1920-ci ilə qədər Azərbaycan Xalq Cümhuriyyətinin ərazisinə daxil olan Şəmşəddil mahalı 1920-ci il noyabrın 30-da Azərbacan KP MK Siyasi və Təşkilat bürolarının birgə iclasının qərarına əsasən Zəngəzur, Dərələyəz və Göyçə mahalları ilə bərabər Ermənistan SSR-ə verildi.  Bu bölgü ilə Azərbaycan öz tarixi mahalları olan Qazax və Şəmşəddil mahallarının bir hissəsini, Qazax qəzasının ümumi ərazisinin 44,5 faizini , eləcə də  Qaraqoyun mahalını bütövlüklə itirdi.

1930-cu ildə Ermənistan SSR ərazisində yeni inzibati- ərazi bölgüsü tətbiq edilən zaman bu ərazidə  Şəmşəddin, Karvansara və  Çəmbərək rayonları  yaradıldı.