史前時期，今蚌埠（含市區及所轄懷遠、五河、固鎮三縣，下同）地域為淮夷族聚居區。傳說大禹治水南下淮泗，在今懷遠縣境塗山娶塗山氏女為妻，並生啟(公元前21世紀，啟建立夏朝，為華夏第一代帝王)。
春秋戰國時期，今蚌埠曾分別為徐方、魯、宋、吳、越、楚等國邑地。
秦王朝建立後實行郡縣制，今淮河南岸懷遠、蚌埠地域屬九江郡曲陽、鍾離等縣分領；今淮河北岸懷遠、蚌埠、固鎮、五河地域為泗水郡蘄、徐等縣分領。
至南宋寶祐五年(1257年)，始置懷遠軍及荊山縣，轄今懷遠縣及蚌埠市區西部、固鎮縣一部，今蚌埠市區東部屬濠州鍾離縣；南宋鹹淳七年(1271年)始置淮安軍及五河縣。南宋、金對峙時期，今固鎮縣先為宿州蘄縣、靈璧縣及泗州虹縣分領，後為宿州、靈璧、荊山、五河等縣分領。
元至元二十八年(1291年)撤銷懷遠軍，改荊山縣為懷遠縣，今蚌埠市區西屬懷遠縣，東屬鍾離縣；今固鎮縣為宿州及靈璧、五河、懷遠縣分領，五河縣屬泗州。
明洪武年間，鍾離縣先後改為中立縣、臨淮縣，增設鳳陽縣；今蚌埠市區西屬懷遠縣，東屬鳳陽縣；今固鎮縣分屬宿州及懷遠、靈璧、五河、鳳陽縣。
清同治二年(1863年)，劃鳳陽縣馬村溝以西、懷遠縣席家溝以東、靈璧縣後樓為蚌埠獨立行政區，置三縣司，直屬安徽省鳳陽府。
1912年中華民國成立，廢鳳陽府，懷遠縣、五河縣直屬安徽省，後屬安徽省淮泗道。同時廢蚌埠三縣司，今蚌埠市淮河以北劃屬靈璧縣，淮河以南劃屬鳳陽縣；今固鎮縣仍為宿縣、靈璧、五河、懷遠等縣分領。
1927年南京國民政府成立，正式廢道，鳳陽縣、懷遠縣、靈璧縣、五河縣先後直屬安徽省。1929年初，蚌埠成立市政籌備處，翌年撤銷，仍屬鳳陽縣。1932年，懷遠縣、鳳陽縣先後改屬安徽省第四區、第四專區，五河縣先後改屬第七區、第六專區。淪陷時期，蚌埠為偽安徽省維新政府、偽安徽省政府所在地。抗日戰爭勝利後，懷遠縣改屬安徽省第十專區，鳳陽縣先後改屬安徽省第九專區、第五專區，五河縣屬安徽省第四專區。1946年11月，蚌埠成立市政籌備處，脫離鳳陽縣，轄原屬鳳陽縣的淮河以南部分地區和淮河以北小蚌埠地區。
1947年1月1日，蚌埠正式設市，直屬安徽省，為安徽省第一個設市的城市。
1949年1月20日，蚌埠解放。10月1日新中國成立後，蚌埠市、懷遠縣、五河縣屬皖北行署，今固鎮縣分屬宿縣、五河、靈璧、懷遠4個縣。1952年4月，蚌埠市直屬安徽省；上述4縣改屬安徽省宿縣專區，1956年1月改屬蚌埠專區，1961年4月仍屬宿縣專區。1964年10月，析宿縣、懷遠縣、五河縣、靈璧縣各一部分地區置固鎮縣，屬宿縣專區。1971年宿縣專區改為地區。1983年7月，懷遠縣、五河縣、固鎮縣由宿縣地區劃屬蚌埠市至今。
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