商是時(shí)地屬南疆，故稱南巢。周時(shí)為巢（伯）國(guó)地，春秋時(shí)為楚屬國(guó)。秦統(tǒng)一后置郡縣，今巢湖以南為居巢縣。唐武德七年（624年），合開(kāi)城、扶陽(yáng)兩縣為巢縣（巢縣一名此始），隸屬?gòu)]州。北宋太平興國(guó)三年（978年）巢縣屬無(wú)為軍。南宋景定三年（1262年）升巢縣為鎮(zhèn)巢軍，至元二十八年（公元1291年）置巢州為縣。民國(guó)元年屬安徽省。民國(guó)28年由屬第三專區(qū)改第五專區(qū)。1949年4月屬巢湖專區(qū)，1952年屬蕪湖專區(qū)，1958年屬合肥市。1961年4月復(fù)屬蕪湖專區(qū)，1965年復(fù)屬巢湖專區(qū)（1971年8月改稱巢湖地區(qū)）。
1982年11月25日，國(guó)務(wù)院批準(zhǔn)設(shè)立巢湖市，因巢湖得名。以巢縣的城關(guān)鎮(zhèn)及其附近的東方紅、半湯、環(huán)城、亞父4個(gè)公社為巢湖市的行政區(qū)域。巢湖市由巢湖地區(qū)行政公署領(lǐng)導(dǎo)。1983年10月8日，國(guó)務(wù)院批復(fù)撤銷巢縣，將巢縣的行政區(qū)域并入巢湖市。1984年1月4日正式撤縣改市。1999年7月9日，經(jīng)國(guó)務(wù)院批準(zhǔn)（國(guó)函[1999]80號(hào)）：撤銷巢湖地區(qū)和縣級(jí)巢湖市，設(shè)立地級(jí)巢湖市。巢湖市設(shè)立居巢區(qū)，以原縣級(jí)巢湖市的行政區(qū)域?yàn)榫映矃^(qū)的行政區(qū)域。區(qū)人民政府駐東風(fēng)路。同年12月6日居巢區(qū)正式掛牌成立。
2011年7月14日，國(guó)務(wù)院（國(guó)函[2011]84號(hào)）批復(fù)同意撤銷地級(jí)巢湖市；撤銷居巢區(qū)，設(shè)立縣級(jí)巢湖市，以原地級(jí)巢湖市居巢區(qū)的行政區(qū)域?yàn)樾略O(shè)的縣級(jí)巢湖市的行政區(qū)域。新設(shè)的縣級(jí)巢湖市人民政府駐臥牛山街道，新設(shè)的縣級(jí)巢湖市由安徽省直轄，合肥市代管。
1996年，巢湖市面積2068.8平方千米，人口約80萬(wàn)人，轄4個(gè)街道、15個(gè)鎮(zhèn)、9個(gè)鄉(xiāng)：臥牛街道、朝陽(yáng)街道、城南街道、城北街道、半湯鎮(zhèn)、柘皋鎮(zhèn)、夏閣鎮(zhèn)、蘇灣鎮(zhèn)、忠廟鎮(zhèn)、黃麓鎮(zhèn)、烔陽(yáng)鎮(zhèn)、散兵鎮(zhèn)、槐林鎮(zhèn)、銀屏鎮(zhèn)、壩鎮(zhèn)、司集鎮(zhèn)、中垾鎮(zhèn)、高林鎮(zhèn)、欄桿集鎮(zhèn)、趙集鄉(xiāng)、廟崗鄉(xiāng)、板橋鄉(xiāng)、西峰鄉(xiāng)、花集鄉(xiāng)、沐集鄉(xiāng)、環(huán)城鄉(xiāng)、亞父鄉(xiāng)、釣魚(yú)鄉(xiāng)。市政府駐東風(fēng)路。1999年末，居巢區(qū)轄4個(gè)街道、16個(gè)鎮(zhèn)、8個(gè)鄉(xiāng)。
2000年第五次人口普查，居巢區(qū)常住總?cè)丝?78864人，其中：臥牛街道27030人，朝陽(yáng)街道23170人，城南街道22210人，城北街道80876人，柘皋鎮(zhèn)53912人，烔煬鎮(zhèn)34738人，槐林鎮(zhèn)41086人，半湯鎮(zhèn)21855人，夏閣鎮(zhèn)25109人，蘇灣鎮(zhèn)25304人，中廟鎮(zhèn)14854人，黃麓鎮(zhèn)29155人，銀屏鎮(zhèn)19780人，散兵鎮(zhèn)21564人，壩鎮(zhèn)鎮(zhèn)28824人，司集鎮(zhèn)27525人，中焊鎮(zhèn)31324人，欄桿集鎮(zhèn)21563人，高林鎮(zhèn)15698人，沐集鎮(zhèn)15709人，環(huán)城鄉(xiāng)42473人，亞父鄉(xiāng)10884人，花集鄉(xiāng)25701人，釣魚(yú)鄉(xiāng)13473人，廟崗鄉(xiāng)32955人，西峰鄉(xiāng)30282人，板橋鄉(xiāng)19212人，趙集鄉(xiāng)22598人。
2001年8月，居巢區(qū)面積2031平方千米，轄4個(gè)街道、18個(gè)鎮(zhèn)、6個(gè)鄉(xiāng)：臥牛街道、城北街道、城南街道、朝陽(yáng)街道；司集鎮(zhèn)、欄桿集鎮(zhèn)、趙柳鎮(zhèn)、蘇灣鎮(zhèn)、枯皋鎮(zhèn)、夏閣鎮(zhèn)、中垾鎮(zhèn)、烔煬鎮(zhèn)、中廟鎮(zhèn)、黃麓鎮(zhèn)、半湯鎮(zhèn)、環(huán)城鎮(zhèn)、銀屏鎮(zhèn)、散兵鎮(zhèn)、高林鎮(zhèn)、槐林鎮(zhèn)、沐集鎮(zhèn)、壩鎮(zhèn)；廟崗鄉(xiāng)、板橋鄉(xiāng)、西峰鄉(xiāng)、花集鄉(xiāng)、亞父鄉(xiāng)、釣魚(yú)鄉(xiāng)。共有224個(gè)村委會(huì)、16個(gè)居委會(huì)。
2004年4月10日，撤銷環(huán)城鎮(zhèn)、半湯鎮(zhèn)、亞父鄉(xiāng)，新設(shè)立半湯街道，原城區(qū)4個(gè)街道更名并適當(dāng)擴(kuò)大區(qū)域規(guī)模：撤銷半湯鎮(zhèn)設(shè)立半湯街道；原朝陽(yáng)街道更名為亞父街道，將原亞父鄉(xiāng)整建制并入；原城南街道更名為天河街道，將原環(huán)城鎮(zhèn)的高峰等7個(gè)村委會(huì)并入；原城北街道更名為鳳凰山街道，將原環(huán)城鎮(zhèn)的燈塔居委會(huì)并入；原臥牛街道更名為臥牛山街道，將原環(huán)城鎮(zhèn)的西圣等5個(gè)居委會(huì)和賈塘等5個(gè)村委會(huì)并入。調(diào)整后，居巢區(qū)轄5個(gè)街道、15個(gè)鎮(zhèn)、2個(gè)鄉(xiāng)：半湯街道、鳳凰山街道、亞父街道、臥牛山街道、天河街道；銀屏鎮(zhèn)、散兵鎮(zhèn)、炯煬鎮(zhèn)、柘皋鎮(zhèn)、夏閣鎮(zhèn)、欄桿集鎮(zhèn)、司集鎮(zhèn)、中廟鎮(zhèn)、槐林鎮(zhèn)、壩鎮(zhèn)鎮(zhèn)、沐集鎮(zhèn)、中垾鎮(zhèn)、蘇灣鎮(zhèn)、趙柳鎮(zhèn)、黃麓鎮(zhèn)、廟崗鄉(xiāng)、西峰鄉(xiāng)。
2005年底，居巢區(qū)將原17個(gè)鄉(xiāng)鎮(zhèn)、5個(gè)街道調(diào)整為12個(gè)鄉(xiāng)鎮(zhèn)、6個(gè)街道：一、撤銷沐集鎮(zhèn)、中廟鎮(zhèn)、趙柳鎮(zhèn)、司集鎮(zhèn)、西峰鄉(xiāng)。二、調(diào)整槐林鎮(zhèn)、黃麓鎮(zhèn)、欄桿集鎮(zhèn)、蘇灣鎮(zhèn)、夏閣鎮(zhèn)的行政區(qū)域：將原沐集鎮(zhèn)整建制并入槐林鎮(zhèn)；將原中廟鎮(zhèn)的臨湖居委會(huì)和元覺(jué)、張崗、玉華、河?xùn)|4個(gè)村委會(huì)并入黃麓鎮(zhèn)；將原趙柳鎮(zhèn)整建制并入欄桿集鎮(zhèn)；將原司集鎮(zhèn)整建制并入蘇灣鎮(zhèn)；將原西峰鄉(xiāng)整建制并入夏閣鎮(zhèn)。三、設(shè)立中廟街道辦事處：將原中廟鎮(zhèn)的中廟居委會(huì)和勝利、古塘、河西、龍橋、旭東5個(gè)村委會(huì)的區(qū)域設(shè)立中廟街道辦事處。2005年末，居巢區(qū)總面積2082平方千米，總?cè)丝?7萬(wàn)人。轄6個(gè)街道、11個(gè)鎮(zhèn)、1個(gè)鄉(xiāng)。
2006年，經(jīng)省、市政府同意（民地字[2006]42號(hào)，巢政秘[2006]15號(hào)），將含山縣清溪鎮(zhèn)湯卞山村委會(huì)和三星村委會(huì)的趙莊、石羅堡2個(gè)村民小組，景林村委會(huì)的新村、林莊、方莊、景坳鄭4個(gè)村民小組劃歸居巢區(qū)半湯街道辦事處管轄，并將趙莊、石羅堡、新村、林莊、方莊、景坳鄭6個(gè)村民小組并入湯卞山村委會(huì)。
2010年第六次人口普查，居巢區(qū)常住總?cè)丝?80711人，其中：中廟街道6982人，亞父街道52266人，臥牛山街道77617人，鳳凰山街道106651人，天河街道40453人，半湯街道市開(kāi)發(fā)區(qū)38348人，欄桿集鎮(zhèn)34982人，蘇灣鎮(zhèn)38246人，柘皋鎮(zhèn)66066人，銀屏鎮(zhèn)30574人，夏閣鎮(zhèn)45579人，中旱鎮(zhèn)26866人，散兵鎮(zhèn)37258人，烔煬鎮(zhèn)49727人，黃麓鎮(zhèn)28156人，槐林鎮(zhèn)49429人，壩鎮(zhèn)鎮(zhèn)28171人，廟崗鄉(xiāng)23340人。