富陽歷史悠久，古稱富春。秦王政二十六年（公元前221年）置縣，轄境含今桐廬、建德等地。新莽始建國元年（公元9年）改名誅歲。東漢建武元年（25年）復名富春。三國吳黃武四年（225年）析富春縣地置建德、新昌（后改壽昌）、桐廬3縣。次年（226年）析富春縣置新城縣（故治在今新登鎮東）。富陽、新登兩縣建置以此而始。黃武七年（228年）新城縣并入桐廬縣。西晉太康十年（289年）復置新城縣，旋又并入富春縣。東晉咸和九年（334年）復置新城縣。

東晉太元十九年（394年），為避簡文帝生母太后鄭阿春諱，改富春為富陽，富陽之名始于此。隋開皇九年（589年）富陽、新城兩縣并入錢塘縣，大業三年（607年）復置富陽縣。大業十四年（618年，一說是大業三年）復置新城縣，改屬余杭郡。唐武德七年（624年）新城縣并入富陽縣。永淳元年（682年）再置新城縣，屬杭州。后梁開平元年（907年），避梁太祖父名誠諱，改新城為新登，取“年谷豐登”之義，新登之名始于此。

北宋太平興國四年（979年）改新登縣為新城縣。南宋屬臨安府，元屬杭州路，明、清屬杭州府。民國元年（1912年）廢府，改省直轄。民國三年設道，兩縣屬錢塘道，并改新城縣為新登縣。民國16年（1927年）廢道，兩縣直屬于省。民國24年屬第二行政督察區，民國27年屬第一行政督察區，民國36年5月后改省直轄，民國37年屬第四行政督察區，8月后又屬第九行政督察區。

1949年5月4日，富陽、新登解放，屬臨安專區。1953年臨安專區撤銷，改省直轄。1955年劃歸建德專區。1958年12月，改屬杭州市至今。1958年11月撤銷新登縣，并入桐廬縣；同年12月撤銷建德專區，富陽縣劃歸杭州市，桐廬縣劃歸金華專區。1960年8月撤銷富陽縣，并入桐廬縣，劃歸杭州市。1961年12月恢復富陽縣，以合并于桐廬縣的原富陽、新登2個縣行政區域為富陽縣的行政區域。富陽縣由杭州市領導。1994年1月18日，撤銷富陽縣，設立富陽市，行政區域不變。2014年12月13日，《國務院關于同意浙江省調整杭州市部分行政區劃的批復》（國函[2014]157號）同意撤銷縣級富陽市，設立杭州市富陽區，以原富陽市的行政區域為富陽區的行政區域，富陽區人民政府駐富春街道桂花路25號。

1989年至1992年，金橋、春江、大青、三橋、東洲、新民、江豐等7鄉先后并入富陽鎮。1991年至1992年，城陽、南津、靈山、松溪、湘溪、湘主6鄉先后并入新登鎮。1992年，新關、新建兩鄉并入大源鎮，新聯、坑西2鄉合并設立高橋鎮，上里、新桐2鄉并入三山鎮，王洲鄉并入場口鎮，棲鶴鄉并入常安鎮，南安、南新并入萬市鎮，洞橋、三溪、賢德3鄉合并設立洞橋鎮，胥口、高坪2鄉合并設立胥口鎮，新浦鄉并入淥渚鎮，禮源鄉并入靈橋鎮。1994年里山鄉撤鄉建鎮。

1996年，富陽市面積1892.8平方千米，人口約60.8萬人。轄16鎮9鄉：富陽鎮、新登鎮、大源鎮、高橋鎮、受降鎮、三山鎮、場口鎮、常安鎮、萬市鎮、洞橋鎮、胥口鎮、淥渚鎮、靈橋鎮、常綠鎮、里山鎮、龍門鎮、永昌鄉、新義鄉、環山鄉、上官鄉、春建鄉、漁山鄉、東圖鄉、湖源鄉、窈口鄉。市政府駐富陽鎮。

2000年第五次人口普查，全市總人口628633人，其中：富陽鎮202846人、萬市鎮22674人、洞橋鎮18127人、新登鎮70057人、淥渚鎮14780人、胥口鎮16325人、永昌鎮10315人、大源鎮34386人、靈橋鎮24538人、里山鎮10021人、常綠鎮12903人、場口鎮21996人、常安鎮21391人、龍門鎮5839人、三山鎮33881人、高橋鎮19115人、受降鎮16844人、上官鄉8827人、漁山鄉13682人、東圖鄉10678人、環山鄉10868人、湖源鄉6970人、窈口鄉3648人、新義鄉10115人、春建鄉7807人。2000年末，全市人口62.03萬人，轄8個鄉、17個鎮，612個行政村、31個居民區。

2001年8月15日，浙政函[2001]163號批復同意富陽市部分行政區劃調整：撤銷窈口鄉建制，與湖源鄉合并。湖源鄉轄27村，駐小章村（原址）。撤銷新義鄉建制，并入高橋鎮。高橋鎮轄37個村，駐高橋村（原址）。撤銷三山鎮建制，部分行政區域（程墳等14個村）設立新桐鄉。新桐鄉轄14個村，駐小桐洲村。撤銷富陽鎮建制，和原三山鎮其余部分（陸家村等17個村）改由富陽市直轄并設立富春、東洲、春江、鹿山4個街道辦事處，作為富陽市政府的派出機構。富春街道辦事處：管理原富陽鎮中、西部34村、18居，駐桂花西路28號（原富陽鎮址）。東洲街道辦事處：管理原富陽鎮東部27村，駐民豐村。春江街道辦事處：管理原富陽鎮南部22村，駐建設村。鹿山街道辦事處：管理原三山鎮陸家村等17村，駐蔣家村（原三山鎮址）。2001年末，富陽市轄4個街道、15個鎮、7個鄉，31個居民區、612個行政村。