西周时期属潭国。周庄王十三年属齐国泺邑。战国时期改称齐国历下邑。秦统一中国后， 属济北郡历下邑。西汉景帝四年（前153年）属新设置的历城县。三国时，历城县属魏国青州安平郡，后属济南国。西晋时，属青州济南郡。十六国后燕时，属齐州济南郡。刘宋时，属青州济南郡。北魏高齐时，属齐州济南郡。隋属齐州、齐郡。唐代属齐州（先后属河南道临淄郡、济南郡，齐州）。五代后梁时，历城县曾一度改为历山县。至后唐复归历城县属济南道齐州。北宋时，属京东东路齐州， 后升为济南府。 元代，属中书省直辖的济南路总管府。明清时期，属山东省（1368年置）济南府。

民国初期沿用清制。

1913年山东省废府改道，历城县属山东省岱北道，1914年改称济南道。

1927年山东省废除道制，历城县隶属山东省。自三国时期至1929年济南设市前，今天桥区境均属历城县辖领。

1929年7月1日成立济南市，今辖区由历城县析出划归济南市，历城县仍属山东省。

1930年济南市划分为10个区，本区境域属第四、五、六、八、九、十区分辖。日本侵占时期，济南划分为11个区，本地区分属东乡区、北乡区、西南乡区、西乡区、中乡区等区管辖。

1945年日本投降后，济南市设11个区，本区域属第八、十一、四、五区分辖。

1948年9月24日济南解放后， 第八、第十一两个区政府机关驻天桥地区大杨庄和天桥东街36号。

1950年12月，济南市划分为6个市区、5个郊区、2个直属乡（镇），本区分属第三区、第四区、郊一区、郊二区、郊三区、郊四区和泺口镇辖领。其中第四区人民政府机关驻天桥东街36号，郊一区人民政府机关驻黄台板桥，郊二区人民政府机关驻凤凰山村，泺口镇驻泺口。

1955年9月8日，第四区更名为天桥区，隶属于济南市。

1956年泺源区撤销，部分地区划归天桥区。

1957年12月25日，济南市郊区并入历城县，历城县划归济南市，今天桥辖区分属天桥区、历城县和齐河县等。

1960年6月18日，历城县北园人民公社划归天桥区辖领，翌年7月，北园人民公社复归历城县领导。

1980年4月，济南市复设郊区。北园人民公社归郊区领辖。

1987年5月，郊区撤销，北园镇划归天桥区。天桥区境域始成现状。