武侯区因区内蜚声中外的武侯祠而得名，所辖区域古为蜀国地域。秦时属蜀郡，三国时属汉益州蜀郡成都县，唐时分属益州华阳县和双流县。宋、元、明、清、民国时分属成都府、华阳县和双流县。20世纪50年代分属成都市东城区、西城区、郊区及双流县、华阳县。60年代以后，分属成都市东城区、西城区、金牛区和双流县。
1990年9月，经国务院批准，成都市区划调整，设立锦江、青羊、金牛、武侯、成华5个城区。
1991年1月1日，武侯区正式对外办公，辖小天竺、致民路、望江路、浆洗街、跳伞塔、玉林6个城区街道办事处和桂溪、石羊场、永丰、簇桥4个乡(分别增挂三瓦窑街道办事处、石羊场街道办事处、永丰场街道办事处、簇桥街道办事处牌子)。
1994年4月，设立肖家河街道办事处。
1995年6月，设立芳草街街道办事处。
经四川省人民政府批准，1996年5月，高新区从武侯区划出;石羊场乡(含石羊场街道办事处)、桂溪乡(含三瓦窑街道办事处)、肖家河街道办事处和芳草街街道办事处划归高新区;另设立火车南站街道办事处，管辖原桂溪乡铁路以北、二环路以南区域;同时，双流县行政区划调整后的金花镇和机投镇划归武侯区管辖。
1997年6月，设立双楠街道办事处。
1999年1月，分别在金花镇和机投镇设立金花桥街道办事处、机投桥街道办事处。
2000年12月设立晋阳街道办事处;在原武侯科技园和中国女鞋之都的基础上，筹建武侯新城建设管理委员会。
2002年6月，永丰场街道办事处更名为红牌楼街道办事处。
经四川省人民政府批准，2004年8月，撤销永丰乡、簇桥乡、机投镇和金花镇的乡镇建制，实行单一的街道办事处管理体制。
2007年3月，经成都市人民政府批准，撤销小天竺、致民路两个街道办事处，将其管辖区域划归望江路、跳伞塔、玉林3个街道办事处管辖;将原簇桥街道办事处管辖区域一分为三，分别由簇桥街道办事处和新设的簇锦街道办事处、华兴街道办事处管辖。
2010年1月对金花桥、簇桥、机投桥和华兴4个街道办事处管辖范围的九架车、花龙门、文昌、凉水井、新苗、马家河、七里、白佛、瓦房、双凤等10个村进行调整。
2014年末，武侯区辖浆洗街、望江路、火车南站、跳伞塔、玉林、双楠、红牌楼、晋阳、机投桥、簇锦、华兴、簇桥、金花桥13个街道办事处、1个管委会，87个社区。