据在萧山境内发掘的新石器时代文明遗址——跨湖桥遗址证实，早在8000年前，就已有人类在萧山这片沃土上繁衍生息 。

三皇至夏朝初年，萧山地域为扬州属地。

夏少康时（约公元前19世纪），少康担心大禹后代香火断绝，便封其庶子于越，号曰：“无余”。贺循《会稽记》说：“少康，其少子号曰于越，越国之称始此。”由此到战国初年，萧山地域为越国辖境。

周显王三十六年（公元前333年），楚灭越，萧山地域属楚国。

秦始皇二十六年（公元前221年），秦统一中国，置会稽郡，萧山地域属会稽郡。

西汉元始二年（公元2年），始建县，名余暨，属会稽郡（“余”为越语，越人称盐为 “余”，因当时萧山产盐，又临暨浦，所以称“余暨”）。

三国东吴黄武年间（公元222--229年），改名永兴，属会稽郡。

唐天宝元年（公元742年），以萧然山为名，改永兴县为萧山县，属越州。作为山名的萧山，早在《汉书·地理志》余暨县名之下已有记载，其来历是当年越王勾践被吴王夫差战败，率剩下兵卒停留于此，四顾萧然，故称此山为萧然山，亦名萧山。

南宋建炎四年（1130年），高宗驻跸越州，以“绍奕世之宏休，兴百年之丕绪”之意，次年改为绍兴元年，升越州为绍兴府。萧山县隶属于绍兴府。

元至元十三年（1276年），改绍兴府为绍兴路，萧山县属绍兴路。

明洪武二年（1369），复为绍兴府，萧山县属绍兴府。清继明制。

清咸丰十一年（1861年），太平军占领萧山期间，为避西王萧朝贵、南王冯云山之讳，改萧山为“莦珊”。

清同治二年（1863年），复“莦珊”为萧山，属绍兴府。

民国二年（1912年）废府。萧山县为省直属县。

1949年5月5日，中国人民解放军解放萧山，为省直属县。

1949年6月底，划归绍兴专区。

1950年10月，绍兴县进化区所属青化、进化、城山等15个乡及临浦镇原属绍兴县部分划归萧山县。萧山县钱清镇划归绍兴县。

1952年起，复为省直属县。

1956年2月，绍兴县安昌区所属东湾、夹灶、塘北等11个乡划归萧山县，萧山县进化区的莲东、莲西、夏履3个乡划归绍兴县；萧山县河上区的安山、桃源、径游3个乡和尖山乡的谢家、新河口2村划归诸暨（1957年3月又划归萧山）；诸暨县岳驻乡的小山头、方山前、兰头角、岳驻4村和莫家的半个村划归萧山县。

1957年，撤销绍兴专区，萧山县划归宁波专区。

1959年，萧山县改属杭州市。

1966年起，萧山开始开展大规模围垦，县境面积有了扩大。萧山围垦，系中华人民共和国建国后，经历年筑堤围圈、开发建设的钱塘江畔的新土地。其北、东、西三面濒临钱塘江，南接南沙大堤。经多次大小规模不同的围垦，至2000年底，萧山围垦面积达52.62万亩，约占其陆域面积的四分之一。

1987年11月27日，经国务院批准，撤销萧山县，设立县级萧山市。

1988年1月1日，萧山县改称萧山市，仍属杭州市。

1996年5月8日，原属萧山市的西兴镇、长河镇、浦沿镇划入杭州市区，由西湖区托管；是年12月12日，经国务院批准，以萧山市西兴、长河、浦沿三镇为基础成立杭州市滨江区。

2001年3月25日，经国务院批准，撤销县级萧山市，成立杭州市萧山区，行政级别高于县级，为副厅级，享有地级市经济权限。

2013年8月30日，浙江省政府批复如同意撤销瓜沥镇、坎山镇、党山镇建制，合并设立新的瓜沥镇。该镇辖11个社区、63个行政村，镇政府驻航坞路220号。行政区划调整后，萧山区辖15个镇、11个街道。