秦时置蓟县。
西汉蓟县南置阴乡县，治所阴乡城在今葆台一带。东汉撤阴乡入蓟县。
唐建中二年（781），析蓟县西境为幽都县。今丰台区中部（卢沟桥乡和花乡）当时属幽都县；东部（南苑乡）属蓟县。
辽会同元年（938），改蓟县为蓟北县，开泰元年（1012），改幽都、蓟北为宛平和析津。
金代，改析津为大兴。
元代，今丰台东部南苑乡属大兴县，西部的北宫以南属良乡县，中间大部分属宛平县。
明代，今右安门以东的南苑乡属大兴县，西部王佐北部及大灰厂一带属房山县，王庄—怪村以南属良乡县。
清末丰台镇以东、大红门以北划为城属区。
1928年6月，丰台区东部属南郊区，中、西部分属宛平县、房山县和良乡县。
1949年1月，丰台、长辛店、南苑及附近地区划归北平市，并相继建立区级人民政府。同年4月，北平市统一划区，南苑区为第二十三区，丰台区为第二十五区，长辛店为第二十六区。同年6月原第十五区与第二十三区合并为第十四区，原第十六区南部并入第二十五区成为第十五区，原第二十六区改为第十八区。
1950年6月，经北京市人民政府报中央人民政府政务院批准，撤销建制的北京市第十八区（长辛店）并入第十五区。同年8月，北京市人民政府决定郊区名称与城区衔接，原第十四区（南苑）改为第十一区，第十五区（丰台）改为第十二区。
1952年，撤销宛平县，成立丰台区、南苑区、石景山区，隶属于北京市。
1958年，南苑区、石景山区大部并入丰台区。
1963年7月，成立市属的石景山办事处，北辛安、金顶街、苹果园、广宁坟、新古城等五个街道由丰台区划归石景山办事处。
1967年8月，石景山区建制恢复，石景山公社划出丰台区。
1990年底，区境最西端点马鞍山（东经116°4′）和最东端点东四道口村（东经116°28′），相距35千米；最南端点为贺照云村南界（北纬39°46′），最北端点为青塔村北新开渠（39°54′），南北最宽14千米。