漢朝屬番禺管轄，隋朝屬南海縣轄，宋以后分屬番禺、南海縣轄。清康熙二十五年（1686年）取南海、番禺兩縣部分區(qū)域置縣，因縣城近花山，定名“花縣”，屬廣州府。民國時(shí)期，花縣屢次改屬。1949年10月13日，花縣解放，劃屬江北專區(qū)；同年12月改屬珠江專區(qū)。1952年屬粵北行政區(qū)，1956年屬佛山專區(qū)。

1958年11月廣州郊區(qū)部分公社劃歸花縣，遂改名廣北縣，次年3月復(fù)名花縣。1960年4月20日劃為廣州市屬縣。1993年6月18日，經(jīng)國務(wù)院批準(zhǔn)，撤銷花縣，設(shè)立花都市（縣級(jí)），以原花縣的行政區(qū)劃為花都市的行政區(qū)劃。為省轄縣級(jí)市，由廣州市代管。2000年5月21日，國務(wù)院批準(zhǔn)撤銷花都市，設(shè)立廣州市花都區(qū)，區(qū)人民政府駐新華鎮(zhèn)。

2000年，花都區(qū)轄新華、花山、花東、赤坭、炭步、獅嶺、北興、芙蓉、梯面和花僑10個(gè)鎮(zhèn)。

2000年第五次人口普查，花都區(qū)總?cè)丝?13363人，其中：新華鎮(zhèn)298935人，芙蓉鎮(zhèn)17256人，梯面鎮(zhèn)10284人，花山鎮(zhèn)83334人，花東鎮(zhèn)62250人，北興鎮(zhèn)32839人，炭步鎮(zhèn)51271人，獅嶺鎮(zhèn)95431人，赤坭鎮(zhèn)54499人，花僑鎮(zhèn)7264人。

2002年7月，將白云區(qū)的雅瑤鎮(zhèn)劃歸花都區(qū)管轄。調(diào)整后，花都區(qū)轄新華、芙蓉、梯面、花山、北興、炭步、赤坭、獅嶺、花東、花橋、雅瑤11個(gè)鎮(zhèn)。

2005年2月4日，廣東省民政廳（粵民區(qū)[2005]10號(hào)）批準(zhǔn)撤銷廣州市花都區(qū)北興鎮(zhèn)、花僑鎮(zhèn)，并入花東鎮(zhèn)；撤銷芙蓉鎮(zhèn)，并入獅嶺鎮(zhèn)；撤銷新華鎮(zhèn)，設(shè)立新華街道（5月28日正式實(shí)施）。調(diào)整后，花都區(qū)轄新華街道和梯面、花山、炭步、赤坭、獅嶺、花東、雅瑤7個(gè)鎮(zhèn)。

2008年末，花都區(qū)面積970.04平方千米，戶籍總?cè)丝?46250人。2009年末，花都區(qū)轄1個(gè)街道、7個(gè)鎮(zhèn)，45個(gè)居委會(huì)、188個(gè)行政村。區(qū)政府駐新華街道迎賓大道。

2010年第六次人口普查，花都區(qū)常住人口945005人，其中：新華街道381311人，梯面鎮(zhèn)9516人，花山鎮(zhèn)99262人，花東鎮(zhèn)118736人，炭步鎮(zhèn)55797人，赤坭鎮(zhèn)56609人，獅嶺鎮(zhèn)203254人，雅瑤鎮(zhèn)20520人。

2012年末，花都區(qū)總面積969.02平方千米。戶籍總?cè)丝?24713戶675000人，其中農(nóng)業(yè)人口131423戶457824人；登記外來暫住人口473196人。轄1個(gè)街道、7個(gè)鎮(zhèn)，50個(gè)居委會(huì)、188個(gè)行政村，189個(gè)居民小組、1950個(gè)村民小組。

2013年，撤銷雅瑤鎮(zhèn)，設(shè)立新雅街道，分設(shè)花城街道、秀全街道（粵民區(qū)[2013]18號(hào)）。具體為：將新華街道的云峰社區(qū)和東鏡、東莞、石塘、清土布、廣塘、團(tuán)結(jié)6個(gè)行政村和原雅瑤鎮(zhèn)合并設(shè)立新雅街道，將新華街道的紅棉、雅寶2個(gè)社區(qū)和樂同、大布、官溪、九潭、朱村、岐山、馬溪7個(gè)行政村劃出設(shè)立秀全街道，將新華街道的百合、桂花、梅花、紫薇西4個(gè)社區(qū)和大華、三東、公益3個(gè)行政村及獅嶺鎮(zhèn)的羅仙、楊一、楊二、石崗、東邊、長崗6個(gè)行政村劃出設(shè)立花城街道。2014年1月8日，3個(gè)街道辦事處正式掛牌成立。至此，花都區(qū)轄新華、新雅、花城、秀全4個(gè)街道和梯面、花山、炭步、赤坭、獅嶺、花東6個(gè)鎮(zhèn)。區(qū)政府駐迎賓大道89號(hào)。