古称广都，始建于公元前316年，与古蜀国成都、新都并称“三都”。西汉置广都县。隋仁寿二年（602年），避炀帝（杨广）讳，改称双流（以江安河与府河汇流于二江口而得名）。取《蜀都赋》开二江之双流为义。李冰开成都二江，自合江亭以下可以行舟，是为府河。县治原在河岸中兴场附近，故称双流。一说地当岷江与温水，二水挟县东西而南流，故名。唐析双流县置广都县，元废广都县入双流县。1959年双流县并入温江县，1962年复置双流县，1965年撤销华阳县并入双流县。2015年末撤县设区。
1996年，双流县面积1103平方千米，人口约87.9万人。辖19镇9乡：东升镇、太平镇、永兴镇、华阳镇、中和镇、文星镇、籍田镇、正兴镇、彭镇、大林镇、煎茶镇、黄龙溪镇、金桥镇、永安镇、白家镇、金花镇、九江镇、黄水镇、通江镇、公兴乡、黄甲乡、胜利乡、三星乡、合江乡、兴隆乡、万安乡、白沙乡、新兴乡。县政府驻东升镇。
1999年，双流县辖17个镇、9个乡：东升镇、大林镇、煎茶镇、永安镇、白家镇、九江镇、黄水镇、籍田镇、正兴镇、彭镇、太平镇、永兴镇、华阳镇、中和镇、文星镇、金桥镇、黄龙溪镇；公兴乡、黄甲乡、胜利乡、三星乡、合江乡、兴隆乡、万安乡、白沙乡、新兴乡。
2000年第五次人口普查，双流县常住总人口874184人，其中（21个镇、5个乡）：东升镇119741人，太平镇22902人，永兴镇21763人，华阳镇106186人，中和镇33230人，文星镇25373人，籍田镇35099人，正兴镇31576人，彭镇39481人，大林镇24246人，煎茶镇30647人，黄龙溪镇25534人，永安镇29732人，白家镇34099人，九江镇36342人，黄水镇33022人，金桥镇35131人，黄甲镇18296人，公兴镇21514人，胜利镇16365人，新兴镇26927人，三星乡18381人，合江乡18082人，兴隆乡24438人，万安乡19993人，白沙乡26084人。
2004年9月8日，省政府（川府民政[2004]32号）批复同意双流县撤销东升镇，其所属行政区域实行街道办事处管理体制。
2004年，双流县总面积1068平方千米，人口密度838人/平方千米。辖1个街道（东升）、25个镇（华阳、籍田、彭镇、白家、九江、太平、文星、正兴、大林、煎茶、永兴、黄水、金桥、黄甲、公兴、胜利、新兴、兴隆、万安、白沙、合江、中和、三星、永安、黄龙溪），84个社区、183个行政村。
2005年8月12日，省政府（川府民政[2005]29号）批复同意撤销白家和文星两个镇建制，原来两镇所属的行政区域实行街道办事处管理体制。同月，正式撤销白家、文星两镇，设立西航港街道，行政区域面积40平方千米，辖13个社区、4个行政村，街道办事处驻地设在原白家镇政府。
2005年末，双流县辖2个街道、23个镇：东升街道、西航港街道、太平镇、永兴镇、华阳镇、中和镇、籍田镇、正兴镇、彭镇镇、大林镇、煎茶镇、黄龙溪镇、永安镇、九江镇、黄水镇、金桥镇、黄甲镇、公兴镇、胜利镇、新兴镇、兴隆镇、万安镇、白沙镇、三星镇、合江镇。
2006年9月7日，省政府（川府民政[2006]47号）批复同意撤销华阳、中和两镇建制，原两镇所属行政区域分别实行街道办事处管理体制（即：撤销华阳镇、中和镇，分别设立华阳街道、中和街道）。调整后，全县辖4个街道、21个镇：东升街道、西航港街道、华阳街道、中和街道、太平镇、永兴镇、籍田镇、正兴镇、彭镇镇、大林镇、煎茶镇、黄龙溪镇、永安镇、九江镇、黄水镇、金桥镇、黄甲镇、公兴镇、胜利镇、新兴镇、兴隆镇、万安镇、白沙镇、三星镇、合江镇。
2010年第六次人口普查，双流县常住总人口1279930人，其中：东升街道202884人，西航港街道162897人，华阳镇街道201306人，中和街道84936人，太平镇22810人，永兴镇19124人，籍田镇33145人，正兴镇25407人，彭镇44115人，大林镇18197人，煎茶镇26212人，黄龙溪镇23410人，永安镇29484人，九江镇101822人，黄水镇33309人，金桥镇37524人，黄甲镇26577人，公兴镇25648人，胜利镇17294人，新兴镇33509人，兴隆镇25460人，万安镇25434人，白沙镇27229人，三星镇16325人，合江镇15872人。
2011年，省政府批复同意：撤销九江镇，设立九江街道，辖原九江镇所属行政区域，办事处驻泉水凼社区鸿雁路319号；撤销黄甲镇，设立黄甲街道，辖原黄甲镇所属行政区域，办事处驻王家场社区上街46号。撤销公兴镇，设立公兴街道（川府民政[2011]15号），辖原公兴镇所属行政区域，办事处驻公兴场社区政府街41号（2012年1月21日，成都市政府批复同意撤销公兴镇设立公兴街道）。
2014年，市政府（成府函[2014]4号）批复同意设立协和街道。至此，全县辖8个街道、18个镇：东升街道、西航港街道、华阳街道、中和街道、九江街道、黄甲街道、公兴街道、协和街道、太平镇、永兴镇、籍田镇、正兴镇、彭镇镇、大林镇、煎茶镇、黄龙溪镇、永安镇、黄水镇、金桥镇、胜利镇、新兴镇、兴隆镇、万安镇、白沙镇、三星镇、合江镇。
2015年12月3日，国务院（国函[2015]207号）批复同意撤销双流县，设立成都市双流区，以原双流县的行政区域为双流区的行政区域，双流区人民政府驻东升街道顺城路1号。（12月15日川府函[2015]257号）