漢元鼎六年（前111）置武都郡。漢武都縣在今成縣。據《漢書·地理志》，天池大澤在縣西。顏師古曰，以有天池大澤，故謂之都。北魏置石門縣，為武都郡治。北周改石門縣為將利縣，為武州治。唐景福元年（892）武州更名階州。1913年改階州為武都縣，以漢武都郡命名。

2004年，撤銷隴南地區設立地級隴南市；隴南市設立武都區，以原武都縣的行政區域為武都區的行政區域，區人民政府駐城關鎮。（國務院2004年1月11日批準 國函[2004]1號）（甘肅省人民政府2004年2月11日批準 甘政函[2004]9號）

1996年，武都縣面積4683平方千米，人口50.4萬人。轄6個鎮、36個鄉、2個民族鄉：城關鎮、安化鎮、東江鎮、兩水鎮、漢王鎮、洛塘鎮、坪埡藏族鄉、錦屏鄉、角弓鄉、馬街鄉、漢林鄉、柏林鄉、城郊鄉、金廠鄉、馬營鄉、池壩鄉、甘泉鄉、佛崖鄉、熊池鄉、黃坪鄉、魚龍鄉、隆興鄉、龍壩鄉、龍鳳鄉、蒲池鄉、橘柑鄉、磨壩藏族鄉、透防鄉、外納鄉、三河鄉、玉皇鄉、郭河鄉、琵琶鄉、石門鄉、渭河鄉、楓相鄉、三倉鄉、五庫鄉、盤底鄉、月照鄉、草河鄉、五馬鄉、西支鄉、裕河鄉。縣政府駐城關鎮。

2000年第五次人口普查，武都縣常住總人口517148人，其中：城關鎮42656人，安化鎮30523人，東江鎮7192人，兩水鎮18796人，漢王鎮26292人，洛塘鎮18190人，城郊鄉30810人，坪埡藏族鄉5246人，錦屏鄉8067人，蒲池鄉15258人，石門鄉10467人，角弓鄉19795人，馬街鄉26845人，漢林鄉10185人，柏林鄉11987人，金廠鄉9592人，馬營鄉7598人，池壩鄉5771人，甘泉鄉10859人，佛崖鄉6624人，熊池鄉6073人，黃坪鄉9136人，魚龍鄉18152人，隆興鄉10133人，龍壩鄉6104人，龍鳳鄉10395人，桔柑鄉6543人，磨壩藏族鄉5109人，透防鄉6484人，外納鄉12490人，三河鄉11687人，玉皇鄉8117人，郭河鄉12802人，琵琶鄉13612人，渭河鄉2115人，楓相鄉7129人，三倉鄉9949人，五庫鄉11567人，盤底鄉4502人，月照鄉4716人，草河鄉2849人，五馬鄉6870人，西支鄉2833人，裕河鄉5028人。

2008年末，武都區面積4683平方千米，轄12個鎮、24個鄉（其中2個民族鄉）：城關鎮、安化鎮、東江鎮、兩水鎮、漢王鎮、洛塘鎮、角弓鎮、馬街鎮、三河鎮、甘泉鎮、魚龍鎮、琵琶鎮、城郊鄉、坪埡藏族鄉、蒲池鄉、石門鄉、漢林鄉、柏林鄉、馬營鄉、池壩鄉、佛崖鄉、黃坪鄉、隆興鄉、龍壩鄉、龍鳳鄉、桔柑鄉、磨壩藏族鄉、外納鄉、玉皇鄉、郭河鄉、楓相鄉、三倉鄉、五庫鄉、月照鄉、五馬鄉、裕河鄉。共有684個行政村，2402個村民小組。農業人口11.02萬戶48.38萬人（不含城區數據）。

2010年第六次人口普查，武都區常住總人口555004人，其中：城關鎮85826人，安化鎮29916人，東江鎮16816人，兩水鎮27281人，漢王鎮27674人，洛塘鎮25871人，角弓鎮19083人，馬街鎮28369人，三河鎮11916人，甘泉鎮9372人，魚龍鎮15397人，琵琶鎮14053人，城郊鄉20469人，坪埡藏族鄉4808人，蒲池鄉16272人，石門鄉10862人，漢林鄉10798人，柏林鄉11144人，馬營鄉16121人，池壩鄉5230人，佛崖鄉12155人，黃坪鄉8930人，隆興鄉8410人，龍壩鄉5111人，龍鳳鄉10207人，桔柑鄉6592人，磨壩藏族鄉5265人，外納鄉19394人，玉皇鄉8468人，郭河鄉12585人，楓相鄉10665人，三倉鄉12833人，五庫鄉11166人，月照鄉4663人，五馬鄉6743人，裕河鄉4539人。

2014年，安化鎮、兩水鎮、漢王鎮被列為全國重點鎮。同年，撤銷外納鄉、馬營鄉、柏林鄉，設立外納鎮、馬營鎮、柏林鎮。調整后，全區轄15個鎮、21個鄉（其中2個民族鄉）：城關鎮、安化鎮、東江鎮、兩水鎮、漢王鎮、洛塘鎮、角弓鎮、馬街鎮、三河鎮、甘泉鎮、魚龍鎮、琵琶鎮、外納鎮、馬營鎮、柏林鎮、城郊鄉、坪埡藏族鄉、蒲池鄉、石門鄉、漢林鄉、池壩鄉、佛崖鄉、黃坪鄉、隆興鄉、龍壩鄉、龍鳳鄉、桔柑鄉、磨壩藏族鄉、玉皇鄉、郭河鄉、楓相鄉、三倉鄉、五庫鄉、月照鄉、五馬鄉、裕河鄉。