周代区境为百越（粤）地。秦三十三年（公元前214年），秦始皇统一岭南后，区境地属南海郡，秦末为南越国地。

西汉元鼎六年（公元前111年），灭南越国，开郡置县，区境西北部地域属端溪县（县治在德庆县），东北部属高凉县。

东晋永和七年（351年），区境地西北部属晋康郡，东南部属新宁郡。

梁武帝普通四年（523年），区境东南部属新兴县。

隋大业三年（607年），区境西北部属端溪县，东北部属高要县、傅林县，东南部属新兴县。

唐武德四年（621年）区境东南部属永顺县，西北部属端溪县。

宋开宝五年（972年），永顺县并入新兴县，区境西北部属端溪县，东南部属新兴县，东北部属高要县。

元朝沿袭宋制。

明洪武九年（1376年），区境西北部属德庆州晋康乡，万历五年（1577年）升泷水县为罗定直隶州，在罗旁山之东，划德庆州的晋康乡和高要县的杨柳、都骑、思劳、思办四都及新兴县的芙蓉一、二图连泷水县所属南乡、富林二所地，设立东安县，区境属东安县。属罗定直隶州。

中华民国3年（1914年），东安县改名为云浮县，区境属云浮县，隶属粤海道。

民国17年隶属广东省西区绥靖公署，民国25年隶属广东省第三区行政督察专员公署。

1949年10月1日中华人民共和国成立，10月27日云浮县解放，隶属西江专区。

1952年属粤中行政区。

1956年属高要专区。

1957年11月，云浮县与新兴县合并称新云县，属高要专区。

1959年4月新云县改称新兴县，属江门专区。

1961年4月，恢复云浮县建制，属肇庆专区。

1992年9月，撤销云浮县建制，设立云浮市（县级），区境属云浮市。

1994年4月5日，将云浮市升格为地级市，新设云城区，管辖原云浮市地域云城区下辖云城、高峰、河口、六都、安塘5个街道办事处和腰古、思劳、都骑、杨柳、南盛、（石达）石、茶洞、托洞、富林、镇安、白石、高村12个镇，区人民政府驻云城街道办事处。

1996年1月，云城区分设云安县，云城区的六都、高村、白石、镇安、富林、托洞、茶洞、南盛、（石达）石9个镇划归新设立的云安县管辖。

1996年3月，云浮市在腰古镇设立城东区，腰古、思劳划归城东区管辖。

1998年2月，撤销城东区，腰古镇、思劳镇划云城区管辖。

2000年，云城区辖4个街道、4个镇。总人口261636人，各街道、镇人口：云城街道115883、高峰街道27573、河口街道22953、安塘街道19347、都骑镇21640、杨柳镇13973、腰古镇24164、思劳镇16103。（根据第五次人口普查数据；单位：人）

2002年，云城区辖4个街道（云城高峰河口安塘）、4个镇（都骑腰古杨柳思劳），92个村委会、17个居委会。2003年12月，杨柳镇与都骑镇合并，设立都杨镇。调整后，云城区辖4个街道、3个镇：云城街道、高峰街道、河口街道、安塘街道、都杨镇、思劳镇、腰古镇。

2014年，将原云安县前锋镇，南盛镇划归云城区管辖。以云城街道、河口街道、高峰街道、安塘街道、腰古镇、思劳镇和原云安县前锋镇，南盛镇的行政区域为云城区的行政区域，总面积789.11平方公里，总人口31.76万人。