西汉元狩二年（前121年），霍去病击败匈奴，西汉政府在河西走廊设郡置县，为显示大汉帝国的武功军威，在原休屠王领地置武威郡，武威由此得名。周为雍州之地，春秋以前为西戎占据，秦为月氏驻牧地。西汉文帝前元六年（前174年）匈奴占领河西。汉武帝元狩二年（前121年）春，霍去病击败匈奴，河西走廊纳入西汉版图，后置武威、酒泉、张掖、敦煌4郡。境内置武威郡隶属凉州刺史部，领姑臧、张掖、武威、休屠、揟次、鸾鸟、扑擐、媪围、苍松、宣威共10县，以姑臧（今凉州区）为治所。东汉献帝兴平元年（194年）六月，武威郡隶属于雍州，领14县，为姑臧、张掖、武威、休屠、揟次、鸾鸟、扑擐、媪围、宣威、仓松、鹯阴、祖厉、显美、左骑千人官。

三国魏文帝黄初元年（220年）十月，重置凉州，辖武威等7郡，州治武威郡姑臧县，武威郡领姑臧、宣威、武威、揟次、仓松、显美、骊靬、祖厉、休屠、鸾鸟、扑擐、张掖、鹯阴、媪围共14县。

西晋初，隶属凉州，辖姑臧、宣威、揟次、昌松、显美、骊靬、番和7县。晋愍帝建兴二年（314年）五月，张寔建立前凉，建元永安，设置凉州、河州、沙州、定州、商州和秦州共6州。武威郡属凉州，领姑臧、祖厉、宣威、揟次、仓松、显美、骊靬、鹯阴、番禾9县。东晋孝武帝太元十一年（386年）十月，吕光改元太安，定都姑臧，史称后凉。后凉辖武威等26郡，武威郡领姑臧、祖厉、宣威、揟次、显美、骊靬和鹯阴7县。晋安帝隆安元年（397年）正月，河西鲜卑族秃发乌孤自称大都督、大将军、大单于、西平王，建元太初，建都西平（今青海西宁），是为南凉。晋安帝义熙四年（408年）十一月，秃发傉檀称凉王，都城移至姑臧，置武威郡等14郡及邯川护军。武威郡隶属凉州，领姑臧、祖厉、宣威、揟次、显美、骊靬和鹯阴共7县。晋安帝隆安元年（397年）五月，段业创建北凉，置有凉、秦、沙3州。武威郡隶属秦州，仍领姑臧、祖厉、宣威、揟次、显美、骊靬、鹯阴7县。晋安帝隆安四年（400年），李暠建国西凉，以汉人一万户侨置会稽、广夏2郡，余户分置武威、武兴、张掖3郡。武威郡仍领姑臧、祖厉、宣威、揟次、显美、骊靬、鹯阴7县。

北魏太武帝太延五年（439年），太武帝拓跋焘亲征河西，灭北凉，据河西，境内仍为武威郡，属凉州，武威郡领林中、襄城2县。凉州治所林中。西魏文帝大统元年（535年），灭北魏，据凉州，置武威、昌松、魏安、番禾、广武5郡。武威郡领姑臧、林中、襄城、显美4县。北周世宗孝闵帝二年（558年），置凉州总管府，治所姑臧，统武威、广武2郡。武威郡领姑臧、昌松、白山、力乾、安宁、广城、鄣和、燕支共8县。

隋文帝开皇元年（581年），废武威郡，置凉州总管府，治所姑臧。隋炀帝大业初年（605年），废凉州总管府，复置武威郡，郡治姑臧县，领姑臧、昌松、番禾、允吾4县。唐高祖武德二年（619年），废武威郡，置凉州总管府，治姑臧。武德七年（624年），废凉州总管府，改置凉州都督府。唐太宗贞观元年（627年），分全国为10道，凉州属陇右道。武威郡属凉州，辖治范围仍沿用隋朝建置。唐玄宗天宝元年（742年）又改凉州为武威郡，辖姑臧、神鸟、天宝、昌松和嘉麟5县。唐肃宗乾元元年（758年），复改武威郡为凉州。唐代宗广德二年（764年），凉州被吐蕃占据，置西凉府。唐哀帝天祐四年（907年），朱温废帝建立后梁，之后黄河流域先后由后梁、后唐、后晋、后汉、后周更替建国，史称“五代”时期。“五代”时西凉府虽领神鸟、嘉麟2县，曾间置节度使或留后，但始终为吐蕃自立政权自置官吏统治。

宋太祖建隆元年（960年），吐蕃部族在西凉府设置西凉府折逋葛支、西凉府六谷部首领潘罗支等自立政权。太宗至道二年（996年）七月，北宋辖管西凉府，领姑臧、神鸟、番禾、昌松和嘉麟5县。仁宗明道元年（1032年），李元昊攻占甘、凉二州，从此，河西属西夏版图。仁宗景祐三年（1036年），在武威置西凉府，属甘肃军司（治甘州）辖。其下所置史无记载。

元至元十五年（1278年），元世祖在永昌府置永昌路，降西凉府为州。永昌路属甘肃行省，辖领西凉州和庄浪县两个县级政权。明洪武五年（1372年），置甘州卫（今张掖）和庄浪卫（今永登），统领河西地区。洪武十二年（1379年）正月，在庄浪设置陕西行都指挥使司，统领河西各卫所。洪武二十六年（1393年），陕西行都指挥使司由庄浪徙治甘州。辖甘州5卫（甘州左卫、右卫、前卫、后卫、中卫）及永昌、凉州、庄浪、西宁、临河等卫户所。清初承明制，为西宁道。辖凉州卫、镇番卫、永昌卫、庄浪卫和古浪守御千户所。清康熙二年（1663年），改为凉庄道。清世宗雍正二年（1724年），改凉州卫为武威县，改永昌卫为永昌县，改庄浪卫为平番县，改镇番卫为镇番县，改古浪守御千户所为古浪县。置凉州府，治所武威县，隶属凉庄道。领武威、永昌、镇番、古浪、平番5县及庄浪茶马厅。清乾隆三十七年（1772年），改凉庄道为甘凉道，治所武威县。凉州府隶属甘凉道，领武威、永昌、镇番、古浪、平番5县及庄浪茶马厅。

民国初沿清制。民国十一年（1922年），废除府州，分甘肃道为甘凉道和安肃道。甘凉道治武威县，领武威、永昌、镇番、古浪、平番、张掖、民乐、山丹、抚彝9县。民国十八年（1929年），改镇番县为民勤县。民国二十五年（1936年）七月，甘肃省第六行政督察区成立，辖武威、民乐、民勤、永昌、山丹、张掖、临泽、古浪8县，治所武威。民国三十年（1941年），将甘肃省第六行政督察区改为武威专员公署，治所武威县，辖武威、民勤、永昌、古浪、永登5县。

1949年10月14日，甘肃行政公署武威分区行政督察专员公署成立，下辖武威、永登、景泰、古浪、民勤、永昌6县。1950年5月，天祝自治区人民政府成立，归武威分区管辖撤销张掖分区，张掖、民乐、山丹三县划归武威分区；将景泰县并入靖远县。1955年10月，武威、酒泉两专区合并，成立张掖专区。1961年11月，恢复武威专区，辖武威、民勤、永昌、古浪和天祝藏族自治县。1963年10月，永登、景泰两县划归武威专区。1969年7月，内蒙古自治区的阿拉善右旗划入武威专区。1970年3月，永登县划归兰州市。1979年7月，国务院决定将阿拉善右旗交由内蒙古自治区管辖。1981年2月，永昌县划归金昌市管辖。1985年4月，撤销武威县，设立县级武威市。同年5月14日，景泰县划归白银市。至此，武威地区辖县级武威市及民勤、古浪和天祝共3县1市。

2001年5月，撤销武威地区设立地级武威市，原县级武威市改称为凉州区。武威市人民政府驻地凉州区，辖凉州区、民勤县、古浪县和天祝藏族自治县共3县1区。