西漢高祖六年（前201）置涪縣。晉永嘉元年（307年）改名涪城縣。1913年以治地在綿山之陽，改為綿陽縣。1976年將綿陽縣城關鎮和城郊、開元、園藝、五一公社劃出建立綿陽市（縣級）。1978年撤銷綿陽縣，其政區并入綿陽市。1985年改綿陽市為地級綿陽市中區。

1992年10月30日，民政部（民行批[1992]127號）批復同意撤銷綿陽市市中區，設立涪城區、游仙區。涪城區轄城廂、城北、工區、南山、朝陽5個街道辦事處和石塘、豐谷、塘汛、永興、吳家、楊家、青義、城郊、金峰9個鄉鎮，區政府駐原綿陽市市中區政府駐地。1993年正式撤銷市中區，在涪江以西建涪城區。

1996年，涪城區面積597.3平方千米，人口約50.4萬人。轄6街道7鎮5鄉：城廂街道、城北街道、工區街道、南山街道、朝陽街道、綿陽市開發區街道、吳家鎮、塘汛鎮、石塘鎮、豐谷鎮、楊家鎮、永興鎮、青義鎮、金峰鄉、城郊鄉、玉皇鄉、石洞鄉、河邊鄉。

2000年第五次人口普查，涪城區常住總人口671401人，其中：城廂街道51343人，城北街道49505人，工區街道86901人，南山街道48086人，朝陽街道33766高新區街道43971人，豐谷鎮16756人，關帝鎮9946人，塘汛鎮33743人，青義鎮18157人，龍門鎮11847人，石塘鎮38537人，吳家鎮17470人，楊家鎮13768人，金峰鎮11627人，玉皇鎮10102人，新皂鎮17015人，河邊鎮12446人，磨家鎮10800人，永興鎮33026人，城郊鄉93190人，石洞鄉9399人。

2004年，涪城區轄城廂、城北、工區、南山、朝陽、高新區、園藝、創業園、經開區城南9個街道，石塘、豐谷、塘汛、永興、金峰、關帝、龍門、吳家、楊家、青義、河邊、新皂、磨家、玉皇14個鎮和城郊、石洞2個鄉。

2010年1月12日，省政府（川府民政[2010]2號）批復同意：石塘鎮政府駐地從御營社區遷至瓦店村；城郊鄉政府駐地從高水社區遷至金家林村；青義鎮政府駐地從青漪社區遷至龍中村。

2010年第六次人口普查，涪城區常住總人口866727人，其中：城廂街道73345人，城北街道68931人，工區街道135592人，南山街道71069人，朝陽街道82110人，高新街道84584人，城南街道35234人，創業園街道28144人，豐谷鎮12741人，關帝鎮7717人，塘汛鎮28160人，青義鎮50893人，龍門鎮13134人，石塘鎮21473人，吳家鎮16712人，楊家鎮11791人，金峰鎮8441人，玉皇鎮8219人，新皂鎮16960人，河邊鎮9875人，磨家鎮14028人，永興鎮34843人，城郊鄉26658人，石洞鄉6073人。