唐初，涼州仍沿用隋朝建置，姑臧為武威郡郡治。貞觀元年（627）唐分全國為十道，涼州屬隴右道。景雲元年（710），因隴右道地域遼闊，分黃河以西為河西道，設置河西節度使，治涼州，派駐重兵防守。天寶元年（742）又改涼州為武威郡，轄姑臧、神鳥、昌鬆、天寶、嘉麟5縣。
唐廣德二年（764），因“安史之亂”河西兵力內調，吐蕃遂攻入涼州。直到鹹通二年（861），歸義軍節度使張議潮才率軍收複涼州。但不到10年，涼州又被吐蕃□末部占領。
從唐末到宋初，涼州居民多為吐蕃人，少數為漢人。他們自立政權，與中原政權保持聯係。前期是漢人掌權，後唐時涼州地方官孫超遣人到京師（洛陽）朝貢，被封為河西節度使。其後李文謙、吳繼興、陳延暉、申師厚等都擔任過涼州地方官。後周顯德元年（954），申師厚被逐，涼州地方政權落入六穀吐蕃之手。
宋朝建國之初，涼州政權掌握在六穀吐蕃折逋氏手裏。後來西夏崛起，迫使六穀吐蕃向宋朝靠攏，請求派官到涼州任職。至道二年（996），宋朝派丁惟清為涼州知州事。
宋鹹平六年（1003），黨項羌攻陷涼州，知州丁惟清被殺。1036年，武威及整個河西被西夏占領，西夏在今涼州區設西涼府，統治約190餘年。
公元1226年7月，蒙古軍隊攻占西涼府，西夏守將斡劄簀投降。蒙古占領涼州初期，仍沿襲西夏舊製，以涼州為西涼府。至元十五年（1278），元朝在涼州城西北30裏的永昌府設立永昌路，降西涼府為州，隸屬永昌路。
明朝建立後，洪武五年（1372），宋國公馮勝進軍河西，趕走了元朝殘餘勢力，廢永昌路仍為西涼州。於洪武九年（1376）置涼州衛，下設指揮3、千戶10、百戶25，軍政合一，隸屬於陝西行都司。
清初沿用明製，雍正二年（1724）改衛為府。涼州府治所武威縣（今涼州區），管轄武威、永昌、古浪、鎮番、平番5縣。清末設甘涼道，增轄山丹、民樂、張掖、撫彝。
民國建立以後，仍沿用甘涼道，治所在武威，下轄武威、古浪、平番、鎮番、永昌、張掖、山丹、民樂、撫彝9縣。民國16年（1927），設立甘肅省第六行政督察專員公署，轄縣與道同，公署設於武威。民國30年（1941）張掖另設專員公署，第六專員公署轄縣縮小，領武威、永登（平番）、古浪、民勤（鎮番）、永昌5縣。
1949年中華人民共和國成立，設立武威專區，管轄武威、古浪、永登、民勤、永昌、山丹、民樂、張掖、景泰、天祝10縣。1955年，撤武威專區和酒泉專區，設張掖專區。1961年分設武威、張掖、酒泉3專區。武威專區轄武威、古浪、民勤、永昌、永登、天祝、景泰7縣。以後武威專區轄縣有過多次變動，如將永登劃歸蘭州市，將內蒙古阿拉善右旗一度劃入武威，將永昌劃歸金昌市，將景泰劃歸白銀市。至今，武威市轄涼州、古浪、天祝、民勤4縣區。
1985年4月15日，國務院批準武威縣改為武威市，經過籌備，於1985年6月19日換牌建市。
2001年5月9日，國務院批準撤銷武威地區，成立地級武威市。2001年7月22日縣級武威市更名為涼州區。
二、行政區劃
民國初期，武威縣行政區劃沿襲清末的四鄉六渠。所謂四鄉，即東、西、南、北鄉。六渠即以水係劃分為黃區（黃羊河水係）、大渠（雜木河上遊）、雜渠（雜木河下遊）、金渠（金塔河水係）、懷渠（西營河上遊）、永渠（西營河下遊），渠下分壩，壩下以莊村組織保甲，實施行政管理。
民國24年（1935）武威縣劃分為12鄉、2鎮，即張義鄉、靖邊鄉、古城鄉、大河鄉、白塔鄉、大柳鄉、金羊鄉、永昌鄉、雙城鄉、豐樂鄉、西營鄉、金塔鄉、青雲鎮、龍門鎮。鄉鎮以下設保甲，保有保長，甲有甲長，幾個保合為一個聯保，設聯保主任。
中華人民共和國建立初，武威縣設13區，轄98鄉、11街。
1952年7月增設清源、河東兩個區，調整了部分鄉。1953年5月，又調整了部分鄉。至此，全縣共設18個區，共轄181個鄉、12個街。
1955年11月，對縣以下行政區劃進行了適當合並，全縣設11個區、1個鎮，下轄80個鄉、8個街。
1956年1月撤區並鄉，將80個鄉合並為40個鄉。9月，區以下行政區劃稍有調整，將鏵尖、南山鄉劃歸天祝縣。全縣共38個鄉、1個鎮。
1958年10月，又將38個鄉改建為17個人民公社，保留城關鎮下轄12個街。
1961年5月，劃小公社範圍，17個人民公社劃分為53個人民公社。為了便於領導，1964年12月，地委決定武威縣設區工委9個，金羊區、永昌區、豐樂區、西營區、高壩區、大河區、清源區、黃羊區、張義區，並撤去石羊人民公社，將城關鎮的12個街並為8個街。至此，全縣共9區、52個公社、1鎮。
1971年到1981年的10年間，縣以下機構略有變動：天祝藏族自治縣的祁連、旦馬公社劃歸武威縣，1982年2月又劃歸天祝藏族自治縣。1980年3月成立黃羊鎮，4月又在新開墾區吳家井成立吳家井公社。1981年12月成立西關街。
隨著經濟體製改革的發展，1983年改變農村政社合一的體製，區、鎮、鄉成立了人民政府，並增設武南鎮和新地鄉。至此全縣為張義區、黃羊區、大河區、清源區、高壩區、金羊區、西營區、豐樂區、永昌區9區，城關鎮、黃羊鎮、武南鎮3鎮，54鄉，9個街道辦事處。
1985年縣改市後，武威市撤區並鄉，將原有的9個區、3個鎮、54個鄉並為7個鎮、32個鄉。
1997年10月經省民政廳批準將豐樂鎮分設為豐樂鎮、康寧鄉。將和平鄉改設和平鎮，金羊鄉改設金羊鎮，同時撤銷城關鎮及下屬的北關、南關、和平、共和、勝利6個街道辦事處，保留東關、西關、火車站、地質新村4個街道辦事處，新建東大街、西大街街道辦事處。至此，全市共有9個鎮、38的個鄉、2個指揮部、6個街道辦事處。
2002年9月27至28日，涼州區永豐、洪祥、四壩、謝河、羊下壩、中壩、古城、紅星、張義、發放10個鄉撤鄉建鎮。
2004年,進行了鄉鎮區劃調整。其中撤銷青林鄉，並入豐樂鎮；撤銷南營鄉，並入新華鄉；撤銷校尉鄉，並入古城鎮；撤銷廟山鄉，並入謝河鎮；撤銷六壩鄉，並入高壩鎮；撤銷二壩鄉並入黃羊鎮；撤銷上泉鄉、中路鄉，並入張義鎮；撤銷西營鄉，並入紅星鎮，調整後的紅星鎮更名為西營鎮。同時設立榮華街道辦事處。至此，涼州區有19個鎮（黃羊、武南、清源、永昌、雙城、豐樂、金羊、張義、謝河、古城、發放、西營、洪洋、永豐、羊下壩、中壩、四壩、高壩、和平）、18個鄉（柏樹、鬆樹、五和、金塔、懷安、康寧、金山、金沙、下雙、九墩、河東、韓佐、東河、新華、長城、清水、大柳、吳家井）、2個指揮部（九墩灘、鄧馬營湖），7個街道辦事處（東大街、西大街、東關街、西關街、地質新村街、火車站街、榮華街）。