西汉高祖六年（前201）置涪县。晋永嘉元年（307年）改名涪城县。1913年以治地在绵山之阳，改为绵阳县。1976年将绵阳县城关镇和城郊、开元、园艺、五一公社划出建立绵阳市（县级）。1978年撤销绵阳县，其政区并入绵阳市。1985年改绵阳市为地级绵阳市中区。
1992年10月30日，民政部（民行批[1992]127号）批复同意撤销绵阳市市中区，设立涪城区、游仙区。涪城区辖城厢、城北、工区、南山、朝阳5个街道办事处和石塘、丰谷、塘汛、永兴、吴家、杨家、青义、城郊、金峰9个乡镇，区政府驻原绵阳市市中区政府驻地。1993年正式撤销市中区，在涪江以西建涪城区。
1996年，涪城区面积597.3平方千米，人口约50.4万人。辖6街道7镇5乡：城厢街道、城北街道、工区街道、南山街道、朝阳街道、绵阳市开发区街道、吴家镇、塘汛镇、石塘镇、丰谷镇、杨家镇、永兴镇、青义镇、金峰乡、城郊乡、玉皇乡、石洞乡、河边乡。
2000年第五次人口普查，涪城区常住总人口671401人，其中：城厢街道51343人，城北街道49505人，工区街道86901人，南山街道48086人，朝阳街道33766高新区街道43971人，丰谷镇16756人，关帝镇9946人，塘汛镇33743人，青义镇18157人，龙门镇11847人，石塘镇38537人，吴家镇17470人，杨家镇13768人，金峰镇11627人，玉皇镇10102人，新皂镇17015人，河边镇12446人，磨家镇10800人，永兴镇33026人，城郊乡93190人，石洞乡9399人。
2004年，涪城区辖城厢、城北、工区、南山、朝阳、高新区、园艺、创业园、经开区城南9个街道，石塘、丰谷、塘汛、永兴、金峰、关帝、龙门、吴家、杨家、青义、河边、新皂、磨家、玉皇14个镇和城郊、石洞2个乡。
2010年1月12日，省政府（川府民政[2010]2号）批复同意：石塘镇政府驻地从御营社区迁至瓦店村；城郊乡政府驻地从高水社区迁至金家林村；青义镇政府驻地从青漪社区迁至龙中村。
2010年第六次人口普查，涪城区常住总人口866727人，其中：城厢街道73345人，城北街道68931人，工区街道135592人，南山街道71069人，朝阳街道82110人，高新街道84584人，城南街道35234人，创业园街道28144人，丰谷镇12741人，关帝镇7717人，塘汛镇28160人，青义镇50893人，龙门镇13134人，石塘镇21473人，吴家镇16712人，杨家镇11791人，金峰镇8441人，玉皇镇8219人，新皂镇16960人，河边镇9875人，磨家镇14028人，永兴镇34843人，城郊乡26658人，石洞乡6073人。