据《云南通志》：“江名丽水，源出吐蕃界，共龙川犁牛石下，本名犁水，讹犁为丽。”战国时期属秦国边地，楚庄蹻建滇国时属滇国之地。西汉元鼎六年（前111）至东汉时期属益州越嶲郡遂久县。蜀汉建兴三年划归云南郡。东晋至南北朝时期属宁州云南郡西姑复县。唐代，吐蕃和南诏先后在铁桥城（今塔城乡）设神川都督府。宋大理国前期属剑川节度，后属成纪镇善巨郡，时县境有三赕（丽江坝）、九赕（巨甸、石鼓等）等几个行政区。
南宋理宗宝祐元年（1253），忽必烈征大理国，在境内设茶罕章管民官。元至元八年（1271）改为茶罕章宣慰司，至元十三年（1276）置丽江路军民总管府，“丽江”之名从此始用。至元二十二年（1285）改设丽江路宣慰司。明洪武十五年（1382），任元朝丽江宣慰司副使的阿得归附明朝，明朝置丽江府。清顺治十七年（1660），仍设丽江府。雍正元年（1723）“改土归流”，解除木氏土司统治权。
乾隆三十五年（1770）设丽江县。民国2年（1913）废丽江府，丽江县属腾越道。民国18年（1929）废腾越道，直属云南省。民国30年（1941），隶属于云南省第七行政督察专员公署，公署设丽江县城；民国36年（1947）隶属于云南省第十三行政督察专员公署，治所先设于维西，民国37年迁丽江，与设于鹤庆的第十行政督察专员公署合并。1961年4月10日，成立丽江纳西族自治县。
2002年12月26日，国务院批准（国函[2002]122号）：撤销丽江地区和丽江纳西族自治县，设立地级丽江市。丽江市设立古城区。古城区辖原丽江纳西族自治县的大研镇、龙山乡、七河乡、大东乡、金山白族乡、金江白族乡。区人民政府驻大研镇福慧路。2003年4月1日，丽江纳西族自治县正式撤销，分设为古城区和玉龙纳西族自治县。
1996年，丽江纳西族自治县面积7648平方千米，人口约33万人。辖3个镇、21个乡：大研镇、石鼓镇、巨甸镇、鲁甸乡、龙山乡、拉市乡、黄山乡、奉科乡、宝山乡、大具乡、鸣音乡、金庄乡、黎明傈僳族乡、大东乡、龙蟠乡、白沙乡、仁和傈僳族乡、金山白族乡、塔城乡、石头白族乡、九河白族乡、七河乡、金江白族乡、太安乡。县政府驻大研镇。
2000年第五次人口普查，丽江纳西族自治县常住总人口366705人，其中：大研镇93606人，石鼓镇17839人，巨甸镇21126人，白沙乡12430人，黄山乡15299人，金山白族乡23963人，龙山乡5859人，拉市乡14966人，太安乡8822人，七河乡18714人，金江白族乡4236人，石头白族乡9454人，仁和傈僳族乡3491人，金庄乡7355人，黎明傈僳族乡8153人，鲁甸乡17151人，塔城乡9149人，鸣音乡7777人，大东乡9235人，大具乡7477人，宝山乡7872人，奉科乡7617人，九河白族乡24684人，龙蟠乡10430人。
2002年5月17日，省政府批准黄山乡撤乡设镇。2003年10月9日，云政复[2003]62号：撤销丽江市古城区大研镇，设立束河、西安、大研、祥和4个街道。2004年7月20日，《关于丽江市古城区龙山乡更名为金安乡的批复》（云政复[2004]75号）：同意丽江市古城区龙山乡更名为金安乡。
2006年，古城区总面积1127平方千米。总人口16.89万人。辖4个街道、5个乡（其中2个民族乡）：大研街道、祥和街道、西安街道、束河街道、金安乡、七河乡、大东乡、金山白族乡、金江白族乡。共有18个居委会、35个行政村。区政府驻西安街道福慧路。
2010年第六次人口普查，古城区常住总人口211151人，其中：西安街道55708人，大研街道31005人，祥和街道30084人，束河街道34947人，金安乡6332人，七河乡18316人，大东乡6261人，金山白族乡24961人，金江白族乡3537人。
2012年，撤销金安乡、七河乡，设立金安镇、七河镇。2013年，撤销金山白族乡，设立金山街道、开南街道、文化街道。2014年，七河镇被列为全国重点镇。
全区现辖7个街道、2个镇、2个乡（其中1个民族乡）：大研街道、祥和街道、西安街道、束河街道、金山街道、开南街道、文化街道、金安镇、七河镇、大东乡、金江白族乡。