云巖區境，元屬順元宣慰司，明初隸貴州宣慰司，隆慶三年（1569年）建貴陽府后，區境為附郭。萬歷十四年（1586年）置新貴縣，區境為附郭。清康熙二十六年（1687）置貴筑縣，區境屬紅邊、西上、南隅三里。乾隆十四年（1749年）改貴陽府附郭，區境屬內城東北保、西北保及外城西南保、東南保、西北保。民國三年（1914年）置貴陽縣，區境隸之。1920年設鄉，區境隸貴山、雅關等6鄉。1930年改9個區，其中6個區轄今區境。

1941年置貴陽市，1943年設鎮，今區境有13個鎮。1944年改為區，其中一、二、三、七、九區轄今區境。1949年11月15日貴陽市解放，1950年5月將接管的9個區調為7個區，一、二、七區及六區一部分在今區境。1952年五、六、七區合并為郊區，下設5個鄉，其中二、三、四鄉在今區境。1955年，改一、二區為云巖區、富水區。1958年富水區并入云巖區。

1996年，云巖區面積67.5平方千米，人口約45.8萬人。轄15個街道、1個鄉：中華北路街道、威清路街道、中華中路街道、中山西路街道、中山東路街道、宅吉街道、市西路街道、延安中路街道、三橋街道、頭橋街道、貴烏路街道、普陀路街道、環城北路街道、黔靈東路街道、北京路街道、黔靈鄉。區政府駐毓秀路。

1999年末，云巖區總人口50.76萬人，其中農業人口2.16萬人。轄15個街道、1個鄉，227個居委會、13個行政村。

2000年第五次人口普查，云巖區總人口698988人，其中：中華北路街道9270人，中華中路街道15992人，中山東路街道51293人，中山西路街道15596人，北京路街道43569人，延安中路街道22472人，市西路街道35941人，普陀路街道27830人，環城北路街道21814人，貴烏路街道65009人，黔靈東路街道44062人，威清路街道23515人，頭橋街道71194人，三橋街道66298人，宅吉街道48538人，黔靈鎮136595人。

2001年末，云巖區總人口53.07萬人，其中少數民族人口7.76萬人；非農業人口50.81萬人。轄15個街道、1個鎮，112個居委會、13個行政村。

2002年末，云巖區總人口54.68萬人，其中少數民族人口7.97萬人；非農業人口51.44萬人。轄15個街道、1個鎮，119個社區、13個行政村。

2003年末，云巖區總人口54.95萬人，其中非農業人口51.9萬人；少數民族7萬余人。轄15個街道、1個鎮，119個社區、13個行政村。

2007年8月30日，經省政府批準，調整云巖區、烏當區、南明區局部行政區域，將烏當區金陽街道的茶園村、金關村、金鴨村、楊惠村、大凹村和南明區后巢鄉蔡家關村劃歸云巖區管轄。

2007年末，云巖區總面積93.57平方千米，其中城區面積25.25平方千米。常住人口60.49萬人，其中少數民族人口7.31萬人。轄15個街道、1個鎮：中華中路街道、中山東路街道、中山西路街道、中華北路街道、北京路街道、延安中路街道、市西路街道、普陀路街道、環城北路街道、貴烏路街道、黔靈東路街道、威清路街道、頭橋路街道、三橋路街道、宅吉路街道、黔靈鎮。共有134個社區、19個行政村。

2010年第六次人口普查，云巖區常住總人口956906人，其中：中華中路街道16052人，中山東路街道51851人，中山西路街道16515人，中華北路街道9046人，北京路街道41879人，延安中路街道21215人，市西路街道33449人，普陀路街道29801人，環城北路街道19540人，貴烏路街道96917人，黔靈東路街道47553人，威清路街道23439人，頭橋街道78355人，三橋街道42707人，宅吉路街道68388人，金關街道53280人，金鴨街道83241人，金惠街道9418人，黔靈鎮214260人。2010年末，云巖區常住人口95.83萬人。

2011年5月，中華中路街道辦事處改制為中華社區服務中心。2011年末，云巖區面積93.57平方千米，其中城區土地面積12.4平方千米；常住人口97.60萬人，戶籍人口64.55萬人；轄17個街道、1個鎮、1個社區服務中心，134個社區、19個行政村。

2012年4月，17個街道辦事處改制為25個社區服務中心。【撤銷中華中路街道，設立中華社區服務中心；撤銷中東街道辦事處，設立中東、東山社區服務中心；撤銷中西街道、延中街道，設立延中社區服務中心；撤銷中華北路街道、環北街道，設立中環社區服務中心；撤銷北京路街道，設立北京路社區服務中心、省府社區服務中心；撤銷市西路街道，設立市西社區服務中心；撤銷普陀路街道，設立普陀社區服務中心；撤銷貴烏路街道，設立貴烏、金獅、中天社區服務中心；撤銷黔靈東路街道，設立黔東、棲霞社區服務中心；撤銷威清街道，設立威清社區服務中心；撤銷頭橋街道，設立頭橋、金龍社區服務中心；撤銷三橋街道，設立三橋、圣泉社區服務中心；撤銷宅吉街道，設立宅吉社區服務中心；撤銷金關街道，設立金關、蔡關社區服務中心；撤銷金鴨街道，設立金鴨、荷塘、普天社區服務中心；撤銷金惠街道，設立金惠社區服務中心（筑政發[2012]58號）】

全區現轄黔靈鎮和中華、中環、中東、東山、延中、市西、威清、普陀、北京路、棲霞、黔東、宅吉、省府、金獅、中天、貴烏、頭橋、金龍、圣泉、三橋、金關、蔡關、荷塘、普天、金鴨、金惠26個社區服務中心。