今花溪区境，西周至春秋时期属牂牁国，秦代属且兰县，汉代属牂牁郡，东晋属晋乐县，唐宋属矩州，元代属八番宣慰司、顺元等路军民宣慰司、中曹百纳等处长官司。明洪武四年 （1371年）置贵州宣慰使司，由安、宋两氏分 任正、副使，今花溪区境属宋氏 （副司）统领，后隶属贵州卫、贵阳府。万历十四年 （1586年） 置新贵县，花溪区境属新贵县，隶贵阳府。清康熙二十六年 （1687年）置贵筑县，县署驻贵阳城西南隅，新贵县原辖地全归贵筑县。
　　民国３年（1914年），废贵阳府，置贵阳市， 贵筑县署移至息烽城，更名息烽县，花溪改属贵 阳县。民国30年 （1941年），贵阳设市，市郊置 贵筑县，县治于民国31年（1942年）7月从市府 路移至花溪河北岸蟠龙山南麓，辖今花溪区、白云区、乌当区及观山湖区部分，贵筑县县治花溪 一直延续到1958年２月。
　　1949年11月，贵筑县隶属贵阳专署，1952年7月，贵阳专署由花溪迁贵定县城。贵筑县隶属于贵定专属。1956年贵定专署撤销，置安顺专署，贵筑县隶属安顺专署，县辖７个区40个乡镇。同年10月，高坡苗族自治区划归黔南州惠水县。
　　1958年２月，贵筑县撤销，所辖区乡镇全部 划归贵阳市，以原市郊的黔滇、黔桂公路分界， 公路以南置花溪区，以北置乌当区。花溪区辖２镇 23乡，７月调整为两镇13乡，9月两镇13乡组建为12个人民公社，称管理委员会。1959年１月，12个人民公社先后并为花溪、青岩、石板、孟关４ 个大公社。
　　1961年，高坡人民公社由惠水县划回花溪区，4 大人民公社解体，恢复为青岩、燕楼、马铃、石 板、湖潮、麦坪、久安、花溪、党武、中曹、孟关、小碧、黔陶13个人民公社，青岩镇、花溪镇从人民公社分出恢复镇建制。1966年6月，13个人民公社２个镇分别组成４个人民公社联社，即花溪联社，石板联社，青岩联社、小河联社。1966年８月，花溪、乌当两区组建为贵阳市郊区，称郊 区人民委员会 。1967年2月，造反派夺权，恢复花溪区和14个公社和2个镇建制，称区、公社、镇革命委员会。1981年至1984年区、公社、镇革命委员会逐步改为区、乡、镇人民政府。
　　1993年，小河镇划归贵阳市小河经济技术开发区管辖。2000年，金竹镇划归花溪区，花溪区辖３镇11乡，165个行政村，19个居委会。2005年，花溪区撤部分乡镇建办事处，撤销原花溪镇、 花溪乡，建贵筑、溪北、清溪３ 个办事处，至此，花溪区辖２镇10乡，3个办事处。同年，花溪区小碧乡划归南明区，花溪区辖2镇９乡，３个办事处，151个行政村。2012年，撤办事处建新型社区，撤销３个办事处建贵筑、清溪、溪北、阳光、明珠５个新型社区。同年撤销小河区，与花溪区合并成立新花溪区，新花溪区辖２镇９乡，18个社 区，151个村，52个居委会。
　　2013年12月，党武镇（后改为党武街道）、湖潮布依族苗族乡托管到贵安新区（行政区划仍属花溪区），花溪区辖2镇7乡，18个社区。2014年9月，燕楼、麦坪两乡撤乡建镇，花溪区辖４镇５乡、18个社区，122个村，52个居委会。

2020年1月，贵阳市人民政府下发了《市人民政府关于科学规范设置街道办事处的通知》，撤销花溪区贵筑社区服务中心、阳光社区服务中心、清溪社区服务中心、溪北社区服务中心、明珠社区服务中心、金欣社区服务中心、金竹社区服务中心、平桥社区服务中心、三江社区服务中心、航天社区服务中心、航空社区服务中心、花孟社区服务中心、小孟社区服务中心、瑞华社区服务中心、清浦社区服务中心、黔江社区服务中心、兴隆社区服务中心、黄河社区服务中心等18个社区服务中心，设置8个街道办事处。2021年3月，党武镇改为党武街道。

至此，花溪区有10个乡镇和 9个街道，即: 青岩镇、石板镇、麦坪镇、燕楼镇、久安乡、孟关苗族布依族乡、湖潮布依族苗族乡、马铃布依族苗族乡、黔陶布依族苗族乡、高坡苗族乡、贵筑街道、 阳光街道、清溪街道、溪北街道、金筑街道、平桥街道、小孟街道、黄河路街道、党武街道。