唐宋时期，今云岩区部分地域曾归大万谷落总管府管辖。
元代至元十九年（1282）置顺元路军民宣慰司，至元二十九年（1292）改为八番顺元军处宣慰司都元帅府，元末降格为顺元路军民安抚司，今云岩区境内均属其管辖。
元代元世祖至元二十九年（1292）建顺元城，城墙为土筑，今云岩区为顺元城北门外附郭。
明代改土城墙为石城墙，北城墙扩至今北门桥，今云岩区仍在城北部。
明洪武四年（1371），置贵州宣慰司，隶四川行省。
明永乐十一年（1413）改隶贵州行省。
明隆庆二年（1568）移程番府入省城，次年（1569）改程番府为贵阳府，今区域跨府城及附郭。
明万历十四年（1586）置新贵县，今区境仍是县城及附郭。
明万历二十九年（1601）贵阳府升为贵阳军民府，辖地含区境。
明代天启六年（1626）又修建外城，设四门：东建新东门、西建威清门、北建六广门、东北建洪边门。
云岩区为内城北部和外城全部。
清康熙二十六年（1687）设置贵筑县，贵筑县辖九里，今区境分属红边里、西上里、南隅里。
1914年1月，将贵阳府亲辖地及贵筑县改为贵阳县。
1920年，改设区、乡，今区境原贵阳府城郭区域分属贵山乡、云岩乡、鸦关乡、百花乡、阿江乡、阿井乡。
府城内区域分属中区、东一区、东二区、西一区、西二区、北一区、北二区。
1941年7月1日，撤销贵阳县，设贵阳市。
下设5个警察分局行使行政职权。
今云岩区境分属一、二、三警察分局管辖。
1943年将原来5个警察分局辖的22个联保改为20个镇。
各镇建立镇公所，这20个镇中的毓秀镇等13个镇在今云岩区境。
至1944年11月，贵阳市政府裁镇，将20个镇改设9个区，今区境属一、二、三，部分属七、九区管辖。
1949年11月15日贵阳解放，贵阳市军事管制委员会接管各区公所，将原有九个区整合为七个区，今云岩区境分属一、二、三区及部分七区（郊区）。
1950年5月，贵阳市人民政府将二、三区合并为第二区公所，1951年9月，将区公所改为区人民政府，今区境分属一、二区人民政府。
根据国务院《关于市辖区及县辖区公所的名称应改按地名称呼》的规定，贵阳市人民委员会于1955年8月将第一区改名为云岩区，第二区改名为富水区。
1958年3月24日奉贵阳市人民委员会命，将富水区并入云岩区，自命名后，该地名一直使用至今。