早在新石器時代以前，溫江地區就有人類活動，從汶川地區遷徙下來的四川先民開始定居于溫江，岷江河畔和涌泉清水地區至今可以找到最早四川的人類生活遺跡。在公元前七千年前，在今天的壽安、萬春、涌泉已經出現了舊石器時代文明，出土了大量的陶器和骨、石制生活用具。

距今4000年前，在溫江出現了古蜀國五代蜀王繼蠶叢、柏灌文化之后的魚鳧文化。魚鳧遺址位于萬春鎮報恩村，擁有古城遺址以及大量的石斧、石鑿等石器，數量巨大創下川西平原新石器時代遺址發掘之最，早于三星堆遺址，為中國當年十大考古發現，為國家級文物保護單位。

蜀漢三國時期，蜀相諸葛亮在溫江興修水利，改善灌溉地區，興修江安河，使得溫江成為富饒之地。

五代十國時期，西魏恭帝二年，益州蜀郡分郫縣南境和江原縣東境，設立溫江縣。

隋唐時期，隋開皇三年，并溫江縣于郫縣。隋仁壽三年，將原溫江縣于郫縣分置，設萬春縣。不久在公元606年，隋大業二年，將萬春縣并入郫縣。唐初施行州縣二級制，復置萬春縣，屬于益州府。公元627年，貞觀元年，改萬春縣為溫江縣，屬于劍南道益州府。

溫江區

宋元時期，公元965年，宋乾德三年，太祖趙匡胤滅蜀，推行路、州、縣，溫江屬于西川路益州。公元1059年，宋嘉佑四年，改益州路為成都府路，溫江屬于成都府路成都府劍南西川節度。

明清時期，公元1376年，洪武九年，改四川承宣布政使司，實行府、州、縣三級制度，溫江屬于四川布政使司成都府。清初，順治三年，改置四川省。嘉慶初，置省、道、府、州、廳、縣制，溫江屬于四川省成綿龍茂道成都府。清末，公元1908年，光緒三十四年，改為川西道。

民國時期，溫江屬于四川省西川道，之后，四川省軍閥割據，形成"防區"，溫江為鄧錫侯部防區。1935年（民國24年），國民黨入川主政，實行行政督察區制，溫江屬于四川省第一行政督察區，并為第一行政督察區專員公署治地。

新中國成立以后，溫江于1949年12月26日解放，解放軍賀龍部入駐溫江城關鎮，并駐軍。1952年，恢復四川省建制，溫江屬于四川省溫江專區（地級市）。

1959年，雙流縣并入溫江縣，溫江專區治地在今天的柳城街道，包括今天的溫江區（包括今天青羊區的蘇坡街道、黃田壩街道等地）、新都區、郫縣、雙流縣、新津縣、蒲江縣、彭州市、崇州市、都江堰市、廣漢市、什邡市、綿竹市等地。

1962年，中國政務院決定復制雙流縣。1983年，中國國務院決定撤銷溫江地區，其大部分行政區劃歸成都市，其廣漢縣、綿竹縣、什邡縣和綿陽地區的德陽縣、中江縣等組成今天的四川第二大工業城市--德陽市。1997年，溫江縣人口29.3萬，轄10鎮，縣政府駐柳城鎮，成為四川第一個小康縣，經濟發展水平處于四川省縣域第一位（含今天的重慶市則為第二）。

2002年4月14日，撤縣設區，成為成都市溫江區，成為成都市主城區的重要組成部分。

2004年，撤銷柳城、天府、涌泉、公平四鎮，設立街道辦事處，同時2006年成都市人民政府批準溫江區在萬春鎮、金馬鎮和永寧鎮設立街道辦事處。