據(jù)傳在漢代筑堤擋海潮，堤西成湖，堤東泥沙淤積，遂成陸地。

隋開皇九年（589）置杭州；十一年移州治于柳浦西鳳凰山麓，依鳳凰山筑城。

后梁龍德三年（923）封錢镠為吳越國王，建都杭州，錢镠兩次擴展羅城范圍，今上城區(qū)境域皆是都城中心。

自北宋至清末，分屬錢塘縣和仁和縣。

民國初屬杭縣。

1927年始建杭州市，屬杭州市城區(qū)。

1930年始為市轄區(qū)，稱為城區(qū)。

1934年屬杭州市第一區(qū)、第二區(qū)。

1949年5月第一區(qū)更名為上城區(qū)，第二區(qū)更名為中城區(qū)。

8月改為區(qū)公所。

1950年撤銷區(qū)公所。

1952年，恢復上城區(qū)建制。

1960年4月改稱為上城人民公社。

1962年5月重新改為上城區(qū)。

1964年1月將下城區(qū)橫河街道劃歸上城區(qū)。

1968年9月成立上城區(qū)革委會，轄小營、涌金、湖濱、清波、清泰、城站、橫河7個街道。

1969年1月將南山街道劃歸上城區(qū)，共轄小營、涌金、湖濱、清波、清泰、城站、橫河、南山8個街道。

1980年7月重新成立上城區(qū)人民政府，下轄清波、涌金、湖濱、小營巷、清泰、橫河、城站7個街道。

1997年1月將江干區(qū)望江、南星、紫陽、閘口4個街道和四季青鎮(zhèn)的近江村、望江村、玉皇村3個村劃入，下轄11個街道。

1999年4月撤銷3個村，區(qū)劃調(diào)整后轄湖濱、小營、城站、清波、近江、望江、南星、紫陽、閘口9個街道，下設67個社區(qū)。

2003年7月全區(qū)調(diào)整為小營、湖濱、清波、紫陽、望江、南星6個街道，2021年3月，因杭州市部分行政區(qū)劃調(diào)整，設立新的上城區(qū)，以原上城區(qū)、江干區(qū)的行政區(qū)域（不含下沙街道、白楊街道）為新的上城區(qū)行政區(qū)域。