涪陵因乌江古名涪水，巴国先王陵墓多葬于此而得名。夏商至春秋前期，为濮人居住区。春秋中后期至战国中期为巴国地（曾为巴国国都，巴先王陵墓所在地）。战国中后期为楚国地。战国后期为秦巴郡地。秦昭王30年（公元前277年）置枳县，为今涪陵区境置县之始。东汉时，分枳县置平都县。三国蜀汉时，增置汉平县，隶涪陵郡（郡治彭水郁山镇）。东晋永和三年（公元347年）置涪郡（又名枳城郡），为区境置郡之始。南北朝时，郡县建置变化较大。
隋置涪陵县（593年）、丰都县、垫江县，分隶巴郡、巴东郡和宕渠郡。唐武德元年（618年）置涪州，辖武隆县、涪陵县、隆化县。北宋改隆化县为宾化县，建置同唐。南宋置涪州，辖涪陵县、武隆县。元置涪州，辖武龙县。明置涪州，辖武龙县（后改为武隆县）。清置涪州，不领县，隶重庆府。民国初（1913年），改涪州为涪陵县，隶属东川道（东川道）。民国17年直属四川省。后隶属于四川省第八区。
1950年1月置川东行署区涪陵专区，辖涪陵、南川、丰都、石柱、武隆、彭水、长寿7县。1952年9月酉阳专区及所辖黔江、酉阳、秀山3县并入涪陵专区。1953年垫江县划入涪陵专区。1958年长寿县划归重庆市。1968年涪陵专区改为涪陵地区。1983年撤销涪陵县设立涪陵市（县级）。1988年分黔江、酉阳、石柱、秀山、彭水5县，设立黔江地区。
1995年11月5日，国务院批准（国函[1995]106号）撤销涪陵地区和县级涪陵市，设立地级涪陵市；1996年1月，正式撤销原县级涪陵市，设立枳城区、李渡区；地级涪陵市辖枳城、李渡2区和垫江、武隆、丰都3县，代管南川市。枳城区面积1431平方千米，人口57.2万人，辖5街道6镇8乡，区政府驻敦仁街道；李渡区面积1400.8平方千米，人口49.5万人，辖12镇6乡，区政府驻李渡镇。
1996年9月15日，涪陵市划归重庆市代管。1997年，涪陵市划归重庆直辖市管辖。1997年12月20日，经中共中央办公厅和国务院办公厅批准，撤销原地级涪陵市和枳城区、李渡区，设立重庆市涪陵区，重庆市涪陵区辖原枳城区、李渡区的行政区域；原涪陵市所辖的武隆县、丰都县、垫江县，代管的南川市，改归重庆市直接管辖（1998年6月？正式实施）。
1998年3月23日，重庆市政府（渝府〔1998]37号）批复同意涪陵市枳城区江北街道办事处驻地从黄旗口迁移到点易村。
2000年第五次人口普查，涪陵区常住总人口1134080人，其中：敦仁街道49280人、崇义街道44645人、荔枝街道97239人、江北街道44406人、江东街道39677人、百胜镇40464人、珍溪镇26460人、清溪镇22567人、南沱镇35450人、焦石镇22996人、白涛镇32433人、马武镇18995人、青羊镇26966人、龙潭镇32436人、堡子镇26905人、龙桥镇26934人、蔺市镇25011人、新妙镇31269人、石沱镇22925人、镇安镇26982人、义和镇36692人、李渡镇53413人、致韩镇24013人、丛林乡14021人、中峰乡22538人、仁义乡24227人、土地坡乡10695人、罗云乡17271人、卷洞乡6827人、大木乡3818人、山窝乡15659人、龙塘乡6930人、天台乡12296人、梓里乡11693人、酒店乡14951人、太和乡5992人、同乐乡16365人、聚宝乡8284人、新村乡13429人、明家乡24348人、增福乡21359人、惠民乡16428人、两汇乡15862人、石和乡11154人、石龙乡12805人、桥南开发区18970人。
2002年4月30日，重庆市政府（渝府〔2002〕50号）批复同意将龙塘乡更名为武陵山乡。2002年末，涪陵区户籍总人口111.46万人，其中非农业人口27.61万人。辖5个街道（敦仁、崇义、江东、江北、荔枝）、18个镇（珍溪、百胜、清溪、南沱、白涛、焦石、李渡、镇安、义和、致韩、马武、龙潭、青羊、新妙、石沱、蔺市、堡子、龙桥）、22个乡（仁义、中峰、丛林、山窝、武陵山、卷洞、罗云、酒店、石龙、惠民、明家、同乐、两汇、增福、石和、新村、聚宝、太和、梓里、天台、大木、土地坡），63个居委会、356个村委会。
2003年10月21日，重庆市政府（渝府〔2003〕233号）批复同意将丛林乡杉树湾村5组划归珍溪镇管辖。调整后，丛林乡面积75.813平方千米，总人口13928人；珍溪镇面积52.128平方千米，总人口26551人。
2004年末，全区户籍总人口37.23万户111.57万人，其中农业人口81.10万人，非农业人口30.47万人；辖5个街道、17个镇、22个乡、两个管委会，63个社区、354个村（《涪陵年鉴2005》数据）。
2007年末，全区面积2941.46平方千米，户籍总人口113.45万人，其中城镇人口52.82万人；农业人口80.83万人，非农业人口32.62万人；辖5个街道、17个镇、22个乡、1个管委会、1个示范区，共有63个社区、354个行政村。
2008年5月15日，市政府（渝府〔2008]68号）批复同意涪陵区撤销李渡镇、龙桥镇、白涛镇、镇安镇、堡子镇、致韩镇、石龙乡、中峰乡、仁义乡、丛林乡、土地坡乡、天台乡、卷洞乡、山窝乡、梓里乡、酒店乡、惠民乡、太和乡、聚宝乡、新村乡、石和乡、两汇乡；设立涪陵区李渡街道、龙桥街道、白涛街道；将明家乡更名为大顺乡；调整崇义街道、敦仁街道、荔枝街道、江东街道、江北街道、义和镇、百胜镇、焦石镇、珍溪镇、清溪镇、马武镇、龙潭镇、新妙镇、石沱镇、蔺市镇、同乐乡的行政区域；保留南沱镇、青羊镇、增福乡、罗云乡、大木乡、武陵山乡的行政区域和政府驻地不变
2010年第六次人口普查，涪陵区常住总人口1066714人，其中：敦仁街道105296人，崇义街道75746人，荔枝街道156753人，江北街道36538人，江东街道51078人，李渡街道88124人，龙桥街道34541人，白涛街道46160人，南沱镇26447人，青羊镇16197人，百胜镇41114人，珍溪镇50017人，清溪镇29285人，焦石镇23454人，马武镇32360人，龙潭镇36511人，蔺市镇41730人，新妙镇34299人，石沱镇26144人，义和镇37390人，罗云乡14940人，大木乡3200人，武陵山乡6360人，大顺乡18844人，增福乡15527人，同乐乡18659人。
2014年，珍溪镇、蔺市镇、新妙镇共3个镇被列为全国重点镇。
2016年6月3日，市政府（渝府〔2016〕30号）批复同意涪陵区调整义和镇管辖范围、李渡街道管辖范围和办事处驻地，增设马鞍街道。调整后，义和镇辖机房、松柏、高峰、鸭子、朱砂、华东、临江、石岭、庄子、黄草、红春、石堡、镇安、大柏、宏义、建新16个村（社区），镇政府驻兴义南路88号（原址）；李渡街道辖石院、水磨滩、垭口、百花、云星、梨园、岚马、堰桥、龙塘、两龙、山仑、韩龙、新龙、明家湾、致远、桂花园、龙桥、断桥、石龙19个村（社区），街道办事处驻致远路36号（原致韩镇政府驻地）；马鞍街道辖原李渡街道高岩口、双河口、太乙门、石马、两桂、玉屏、红星、马鞍、大石庙、和平、均安、大鹅、双溪、盘龙、金银、人和、倪峰、新阳、杨二坪19个社区和原义和镇鹤凤社区，街道办事处驻鹤凤大道6号（原涪陵新城区管委会办公楼）。调整后，涪陵区辖9个街道、12个镇、6个乡。