根據龍溝發現的“武都森林古猿（Dryopithecus wuduensis）”化石研究報告證明，早在1000萬年前，白龍江和北峪河流域已是古猿生活的重要地區。而且這裡河谷縱橫，雨量充沛，森林繁茂，因而還生息繁衍著三趾馬、褐牛、大唇犀、始祖鹿、劍齒象、劍齒虎等動物。
根據文物普查和考證發現，白龍江及支流北峪河、溝壩河、福津河沿岸的黃土坪上，埋藏著極為豐富的古文化遺蹟和遺物。有距今7000年的仰韶文化、距今5000年的馬家窯文化、距今4000多年的齊家文化及商周時代武都白馬氐族的寺窪文化等。
武都最遲在新石器時期中晚期就有華夏民族的足跡，他們先在北峪河流域，再繁衍到白龍江及其支流溝壩河、福津河沿岸，從而開創了武都燦爛的古文化。
夏、商時期，武都為《禹貢》雍州之地，屬氐人居住地。
西周、春秋戰國時，武都為梁州地，是羌、氐民族居住地。
先秦時武都已有道（縣）級建置。
武都區鐘樓公園秦朝時，武都屬白馬氐族人。秦始皇設武都道，隸屬隴西郡。
漢武帝元鼎六年（前111年）漢滅南粵後，又發兵擊西南夷。據《漢書·西南夷傳》記載：“南粵破後，及漢誅且蘭、邛君，並殺莋侯，冉駹皆震恐，請臣置吏，以邛都為粵巂郡，作都為沈黎郡，冉駹為文山郡，廣漢西白馬為武都郡。” 漢武帝年間初置郡時，武都郡下隸武都（西和縣洛峪）、上禒（成縣西部）、故道（寶雞南部）、河池（徽縣城西北）、平樂道（康縣平洛）、沮（勉縣西北）、嘉陵道（略陽縣北部）、循成道（成縣東南部）、下辨道（成縣城西北）等九縣，5.1376萬戶，23.5560萬人。今武都區大部屬武都郡和平樂道所轄。平帝元始二年（2年），全國又設十三刺史部，武都郡屬益州刺史部。 王莽篡位後，新朝年間改武都郡為平樂郡（郡治移今康縣平洛，一說移河池），武都縣改為循虜縣（縣治仍在今西和洛峪）。漢光武帝建武元年（25年）復武都郡，郡治移下辨（今成縣西部），下隸下辨、武都道、上稼，故道，河池、沮、羌道七縣。建武七年（31年）武都郡治由下辨又移至嘉陵江支流青泥河谷地（今成縣境內），今武都區境內大部屬武都道和羌道。 東漢至三國，郡名未改，武都隸涼州刺史部武都郡轄。漢獻帝建安二十四年（219年），劉備攻取了曹操軍的漢中郡，阻斷了武都與雍州的聯繫，於是曹操棄武都郡，遷治至扶風小槐裡。
三國時，武都為蜀漢、曹魏割據區。魏文帝黃初元年（220年）武都郡屬秦州統之。蜀漢建興七年（229年）諸葛亮遣護軍陳式取武都、陰平二郡。武都郡下隸下辨、武都、故道、河池、沮、羌道六縣，郡治復置下辨。263年10月，魏將鄧艾率兵南下。經武都，出陰平，用奇兵陷成都，導致了蜀漢政權的覆滅。原屬蜀國轄地分梁，益二州，武都郡入梁州。
美麗鄉村——裕河晉沿襲漢制，武都郡屬秦州，下屬下辨，河池、沮、武都、故道五縣。郡治下辨。晉元帝建武元年（317年），仇池氏族首領楊難敵稱雄割據，自號左賢王。玫族推為武都王，郡縣俱廢，稱武都國。元帝永昌元年（322年）打敗楊氏，遂派益州刺史鎮守。明帝太寧三年（325年）楊難敵還據。簡文帝鹹安元年（371年），前秦苻堅攻克仇池國，為南秦州，置刺史，隸下辨、沮、武都、沮水四縣。孝武帝太元二年（377年），楊難敵之五世孫仇池公楊定稱據。安帝義熙四年（408年），楊氏稱藩，仍為南秦州武都郡，領縣如故。
南北朝時期，北魏太武帝太平真君四年（443年）楊文德在前仇池國鎮東司馬洪達、徵西從事中郎任勝等擁立下，於葭蘆（今武都外納鎮）建立武都國，至477年楊文度時為北魏所滅，傳2代4主，歷34年。 太武帝太平真君九年（448年），武都郡始從下辨移至石門（今石門鄉境內）。魏孝文帝太和二十一年（487年），改武都郡為武都鎮，鎮所由石門東移仙陵山（今舊城山），拜依山築土城，由城南鐘樓灘城門登上仙陵山築七十二級臺階，初建武都城（後階州之名即由此而來）。鎮下分設石門（今石門境內）、白水（今龍壩鄉秦家河）、東坪（今角弓鎮境內）、孔堤（今魚龍鎮內）四縣。同時下隸武階郡（今桔柑鄉大岸廟）。領北部（今文縣尖山附近）、南五部（今四川姚渡鎮和楓相鄉張泉院之間）、赤萬（今黃坪鄉草川）三縣。 西魏文帝大統元年（535年），改武都鎮為武州。大統十二年（546年），武州改屬南秦州，領安育（石門縣改）、東坪二縣。同時下設白水、孔堤、萬郡三郡。白水郡領洪化（今安化鎮曾家街）、綏化（今龍壩秦家河）二縣，孔堤郡領孔堤縣，萬郡領赤萬、接難、五部三縣。 北周將白水、萬郡、孔堤三郡拜入武州，下隸武都郡，綏化改建威，洪化、孔堤並建威，安育改將利，赤萬並復津，北部、南五部拜盤堤。
隋文帝開皇元年（581年），廢郡制。煬帝大業三年（607年）復為武都郡，郡治將利（今舊城山），轄將利、建威（今龍壩鄉秦家河）、復津（今桔柑鄉大岸廟）、盤堤（今外納鎮立亭村與文縣臨江鎮之間）、長松、曲水（今文縣）、正西諸縣。
唐高祖武德元年（618年），武都郡改為武州，治所將利（今漢王鎮附近），屬隴右道，轄將利、建威、盤堤、復津四縣。唐太宗貞觀元年（627年）建威並將利、武州下領將利、盤堤、復津三縣。玄宗天寶元年（742年），武州複名武都郡。唐肅宗乾元元年（758年），武都郡又改為武州。唐代宗廣德二年（764年），被吐蕃佔據。唐懿宗鹹通八年（867年）收復。唐昭宗景福元年（892年），武都改名階州，州治舊城山，並改復津縣為福津縣。後州治雖有所移動，曾置於蘭皋鎮（今康縣大南峪）和福津（今漢王鎮）等地，但階州之名，卻一直治用到民國二年（1913年）。唐末（約908年）為岐王李茂貞地。
武都區東江新區五代十國時，約943年階州由後晉統治。約959年，屬後周，仍稱階州。約924年和954年，階州分別為前蜀和後蜀管轄，長興元年（930年），移州治於福津（今桔柑鄉大岸廟）。
宋承唐制，階州治福津，屬陝西秦鳳路，下隸福津、將利（今康縣境內）二縣，轄今武都、康縣、舟曲等地。後郡治復移仙陵山。宋真宗大中祥符三年（1010年），北峪河日發洪水三次，淹沒階州城南南門鐘樓灘一片。為保城池，州守李鑄命民工在城東鑿開抵龍崗數百步，改北峪河水西南流為東南流（約從今北城牆一帶流過，從教場壩入白龍江）。 南宋時階州屬利州西路，下隸福津、將利二縣。宋理宗端平三年（1236年），階州被蒙古人佔領，郡治曾毀於戰火。
元朝廢福津、將利二縣。約1260年，階州屬陝西行省鞏昌總帥府。元世租至元七年（1270年），州治西移柳樹城（今角弓鎮柳樹城）。元末州治復移坻龍崗。
明太祖洪武元年（1368年）復階州，州治復移舊城山，屬陝西布政司鞏昌府。洪武四年（1371年），階州改為階縣，縣令陸去在萬壽山東建磚城一座，即今武都老城區的雛形。洪武十年六月（1377年）復為階州。明穆宗隆慶元年（1567年），階州知府謝銳將北峪河水東南流復改西南流（即水歸古道），拜在磚城之外擴建土城（即今武都老城區）。
清朝時，階州隸屬甘肅。雍正七年（1729年），階州升為直隸州，直隸於甘肅布政使司，領文、成二縣。[1]
民國元年（1912年），廢州制，改階州為武都縣。屬渭川（隴南）道。民國二年（1913年），分置出西固縣。民國十六年（1927年），廢道，武都縣屬甘肅省。民國十八年（1929年）二月，從武都縣劃出白馬關警察所轄地，分設永康縣，同年四月改為康縣。民國二十四年（1935年），民國政府將全省劃為七個行政督察區，武都縣屬第四行政督察區（天水督察區），民國二十七年（1938年），改屬岷縣專區。民國三十一年（1942年）成立甘肅省第八行政督察區，專員公署設在武都，武都縣同時改屬武都專區。民國三十八年（1949年）11月25日，國民黨廣州行政院來電任命駐武都119軍軍長王治岐為甘肅省政府主席。國民黨甘肅省政府的牌子懸掛在武都師範學校（今舊城山中學）的門口，直到武都解放。
1949年12月9日，武都解放，武都縣屬武都專區管轄（專區、縣同治城關鎮）。1958年2月，武都縣隨武都專區併入天水專區。4月11日撤銷武都專區。1961年11月，恢復武都專區，駐地仍在武都城關鎮。1968年7月7日，武都專區、武都縣革命委員會在武都蓮湖廣場召開成立大會。1969年10月1日，武都專區革命委員會更名為武都地區革命委員會。1979年1月，武都地區行政公署成立。1980年12月，撤銷武都縣革命委員會，成立武都縣人民政府。 1985年5月14日，國務院批准武都地區更名為隴南地區（實際仍駐武都城關鎮）。
2004年1月，國務院批准撤銷隴南地區和武都縣，設立甘肅省隴南市（地級市）和武都區（縣級區）。市、區政府駐地仍為武都城關鎮。2014年，隴南市政府改駐武都區江北街道。
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