汉为丹阳春谷、陵阳两县地，隋唐属南陵县，五代南唐置铜陵县。
1950年设铜官山办事处。1956年由铜陵县的铜官山矿区改设铜官山市，由省直辖。1958年撤销铜陵县，并入铜官山市，并将铜官山市改名为铜陵市，划归安庆专署领导。1959年复设铜陵县，划归安庆专区。
1961年铜陵市改由省直辖。1964年撤销铜陵市，设立铜陵特区，由省直辖。1971年5月6日，铜陵特区批准设立铜山区、郊区。
1971年将铜陵特区改为铜陵市，由省直辖。1974年原属池州地区的铜陵县交由铜陵市领导。1987年8月17日，国务院批准同意撤销铜陵市铜山区，将其行政区域并入铜陵市郊区。
1996年，铜陵市面积1113平方千米，人口约66万人，辖铜官山区、郊区、狮子山区和铜陵县。市府驻铜官山区长江西路。1999年10月，将铜陵县城关镇近城村、近市村和西湖镇工农村划归铜陵市狮子山区。
2000年第五次人口普查，铜陵市常住总人口684716人，其中，铜官山区246887人，狮子山区51280人，郊区64310人，铜陵县322239人。
2004年5月，铜陵县将7镇10乡调整为5镇4乡。
2004年11月30日，将铜陵县大通镇划归郊区管辖。调整后，郊区辖2个办事处、2个镇、1个乡，面积179.6平方千米，人口6.31万人。将郊区东郊办事处区域天山大道（原七坝路）以西、铜芜路以南地区划归铜官山区管辖；天山大道南段以东、铜芜路以北地域划归狮子山区管辖。将联盟村整建制划归狮子山区管辖（狮子山区在铜官山区内保留一块“飞地”），即除联盟村15、16、17、18村民组划入铜官山区外，联盟村其他地域全部划归狮子山区管辖。东郊办事处建制划归狮子山区管辖。将郊区在铜官山区的“飞地”后冲村、金牛居委会等划归铜官山区管辖。将铜官山区在郊区的“飞地”上富强村块等，划归郊区管辖。将铜官山区所辖铜陵市第二人民医院块等“飞地”划归狮子山区管辖。
2004年末，全市总人口71.63万人。共有13个街道、7个镇、5个乡。
2005年1月1日，铜官山区横港街道的桂家湖社区、磷铵社区划归郊区桥南办事处管辖。
2010年第六次人口普查，铜陵市常住总人口723958人，其中，铜官山区287765人，狮子山区114297人，郊区72301人，铜陵县249595人。
2014年末，铜陵市辖3个市辖区、1个县，共有13个街道、7个镇、5个乡。
2015年10月13日，国务院（国函[2015]181号）批复：同意将安庆市枞阳县划归铜陵市管辖；同意撤销铜陵市铜官山区、狮子山区，设立铜陵市铜官区，以原铜官山区、狮子山区的行政区域为铜官区的行政区域，铜官区人民政府驻乌木山社区木鱼山大道666号。2015年12月3日，国务院（国函[2015]206号）批复：同意撤销铜陵县，设立铜陵市义安区，以原铜陵县的行政区域为义安区的行政区域，义安区人民政府驻五松镇人民大道95号。