桦甸是古肃慎部族的故土，其后裔女真等部族相继生息繁衍于此。

唐开元元年(713年)，粟末首领大祚荣受唐册封为左骁卫大将军、忽汗州都督、渤海郡王，后人专称其为渤海，"渤海国"名称由此而来。其子孙十一世大仁秀、十二世大彝尊(835年)在辖境内完成五京十五府六十二州一百馀县的建置，成为辽东盛国。辉发河故道南岸的苏密甸子(粟末的音转)系冲积盆地，渤海国在此设长岭府治，领瑕、河二州，建有苏密古城(即那丹佛勒城)。桦甸即渤海王朝长岭府属地。

清光绪三十三年(1908年1月29日)御批设县，定名桦甸，为吉林府所辖。

民国三十四年(1945年)10月，成立桦甸县民主政府，划归吉合区行政委员会吉林地区管辖。桦甸县政府驻桦甸镇。12月，成立吉林省政府。桦甸县划归吉林省永吉地区管辖。

民国三十五年(1946年)5月，桦甸县被国民党军队占领。民主政府撤出桦甸镇，转移至松花江以东地区;7月，归吉林省吉南专区管辖(专署驻磐石)，国民党于县城设县政府。

民国三十六年(1947年)5月，桦甸县获得解放。东北民主联军收复桦甸全境，成立桦甸县政府。

民国三十七年(1948年)6月22日，改为吉林省直辖县。

1949年，中华人民共和国成立后，桦甸县政府更名为桦甸县人民政府。

1955年，桦甸县人民政府更名为桦甸县人民委员会。

1958年10月23日，将吉林省直辖的桦甸县改为吉林市辖县。

1966年1月10日，设立永吉专区，将桦甸县划归永吉专区管辖。

1968年，撤销桦甸县人民委员会，成立桦甸县革命委员会，各公社管委会及党委也统一改称革命委员会。

1969年2月23日，撤销永吉专区，桦甸县改为吉林市辖县。

1980年，撤销桦甸县革命委员会，成立桦甸县人民政府，镇革命委员会改称镇人民政府，公社改称管理委员会。

1988年5月25日，经国务院批准，撤县设市。

2001年3月被吉林市政府确定为建设中等城市试点，赋予部分地级管理权限。