北碚，因有巨石伸入嘉陵江中，曰碚，又因在渝州之北，故名北碚。南齐时曾设东阳郡，清代为巴县之白碚镇。1923年设江（北）、巴（县）、璧（山）、合（川）四县特组峡防团务局。1936年，划江北、璧山、巴县的2镇3乡成立嘉陵江三峡乡村建设实验区。1942年改为北碚管理局。1949年改称北碚管理处，1951年为川东行署辖北碚市。1953年撤市改区，为重庆市第六区。1955年改为北碚区。
1995年初，重庆市进行行政区划调整，北碚区辖天生、朝阳2个街道和歇马、龙凤桥、天府、童家溪、澄江、蔡家岗、东阳、北温泉、施家梁9个镇，以及从原江北县划入的水土、复兴、静观、柳荫、三圣、偏岩6个镇和皮家山、石坝2个乡。全区总面积753.4平方千米，总人口约62万人。区政府驻天生街道碚峡西路。
2000年，撤销石坝乡，设立石坝镇；撤销皮家山乡，设立金刀峡镇。调整后，北碚区辖天生、朝阳2个街道和歇马、龙凤桥、天府、童家溪、澄江、蔡家岗、东阳、北温泉、施家梁、水土、复兴、静观、柳荫、三圣、偏岩、石坝、金刀峡17个镇。
2000年第五次人口普查，北碚区常住总人口总人口646577人，其中：天生街道87054人、朝阳街道35027人、东阳镇47623人、歇马镇56346人、澄江镇38974人、蔡家岗镇29543人、童家溪镇17837人、天府镇44737人、龙凤桥镇31958人、北温泉镇35217人、施家梁镇11757人、水土镇44993人、静观镇54490人、柳荫镇26589人、复兴镇38745人、三圣镇12170人、偏岩镇14058人、石坝镇15902人、金刀峡镇3557人。
2002年7月31日，重庆市政府（渝府[2002]124号）批复同意北碚区政府驻地从碚峡西路9号迁至新区9—11号地。
2002年末，北碚区户籍总人口64.02万人，其中非农业人口27.46万人。辖天生、朝阳2个街道和东阳、澄江、歇马、蔡家岗、董家溪、天府、龙凤桥、施家梁、北温泉、水土、静观、柳荫、复兴、三圣、偏岩、石坝、金刀峡17个镇，73个居委会、301个村委会。
2004年4月，重庆市政府批复同意撤销北温泉镇、龙凤桥镇、东阳镇，设立北温泉街道、龙凤桥街道、东阳街道；7月，3个街道办事处正式挂牌成立。
2005年8月23日，重庆市政府（渝府[2005]172号）批复同意撤销偏岩镇、石坝镇，调整金刀峡镇、三圣镇行政区域。具体为：撤销偏岩镇，并入金刀峡镇；撤销石坝镇，并入三圣镇。至此，全区辖5个街道、12个镇：天生街道、朝阳街道、北温泉街道、东阳街道、龙凤桥街道、歇马镇、澄江镇、蔡家岗镇、童家溪镇、天府镇、施家梁镇、水土镇、静观镇、柳荫镇、复兴镇、三圣镇、金刀峡镇。
2010年第六次人口普查，北碚区常住总人口680360人，其中：天生街道124728人，朝阳街道38127人，北温泉街道84847人，东阳街道40143人，龙凤桥街道33981人，歇马镇60933人，澄江镇28056人，蔡家岗镇35564人，童家溪镇21820人，天府镇30980人，施家梁镇8773人，水土镇44551人，静观镇43674人，柳荫镇17505人，复兴镇33621人，三圣镇19305人，金刀峡镇13752人。