На территории района найдено много археологических памятников: древних могильников и поселений, самое старое из которых – Курганная группа. Она датируется III-I тысячелетием до нашей эры и располагается на восточной окраине села Грачёвка.
По территории нынешнего Грачёвского района в античные времена проходили важные торговые пути. Об этом свидетельствуют находки монет, сделанные в окрестностях села Спицевка. Это, например, монеты времён римского императора Септимия Севера (II век нашей эры), боспорских царей Савромата IV (III век нашей эры) и Рескупорида VI (IV век нашей эры).
Сёла, входящие в состав муниципального образования, основаны в XVIII и XIX веках. Старейшие из них – Бешпагир (1777 год), Сергиевское (1777 год), Тугулук (1784 год), Старомарьевка (1785 год).
Интересен Грачёвский район и удивительной находкой, сделанной в районе посёлка Октябрь: здесь случайно был обнаружен скелет древнего кита, возраст которого составляет от 10 до 12 миллионов лет. Кит-цетотерий был обычным обитателем древнего Сарматского моря, которое ранее находилось на этом месте. Его длина составляла от 10 до 15 метров. Полные скелеты этих китов – редкость. Один скелет цетотерия, жившего 19 миллионов лет назад, уже находится в музее-заповеднике имени Прозрителева и Праве. Он был найден в Новомарьевке. В скором времени находка из Грачёвского района будет также выставлена в музее.
Одним из чудес Грачёвского района является красивейшая роща красной крымской сосны, которая находится на востоке села Бешпагир. Некогда неподалёку от села, на Лысой горе, добывался камень. Однако работы велись беспорядочно, в итоге вскрылись песчаные толщи, которые двинулись на село, уничтожая на своём пути огороды, сады, дома, хозяйственные постройки. Чтобы не допустить уничтожения села, руководство населённого пункта решило высадить сосновую рощу, которая должна была задержать песок.
В 1934 году 30 подвод выдвинулись в Крым, в Никитский ботанический сад, за саженцами различных деревьев. К концу 30-х годов лес располагался уже на более чем 30 гектарах. В наше время он разросся до 600 гектаров. Среди саженцев, взятых в Крыму, были и высадки крымской сосны. На Бешпагирских высотах Ставропольской возвышенности, в месте, которое местные жители называют Акининой горой, располагается роща уникальной крымской сосны, занимающая площадь в 9 гектаров. Их высота в настоящее время составляет до 10 метров, диаметр стволов – от 16 до 27 сантиметров, ширина кроны – 2-3 метра. В 1978 году роща была признана ботаническим памятником природы.