秦時置薊縣。
西漢薊縣南置陰鄉(xiāng)縣，治所陰鄉(xiāng)城在今葆臺一帶。東漢撤陰鄉(xiāng)入薊縣。
唐建中二年（781），析薊縣西境為幽都縣。今豐臺區(qū)中部（盧溝橋鄉(xiāng)和花鄉(xiāng)）當時屬幽都縣；東部（南苑鄉(xiāng)）屬薊縣。
遼會同元年（938），改薊縣為薊北縣，開泰元年（1012），改幽都、薊北為宛平和析津。
金代，改析津為大興。
元代，今豐臺東部南苑鄉(xiāng)屬大興縣，西部的北宮以南屬良鄉(xiāng)縣，中間大部分屬宛平縣。
明代，今右安門以東的南苑鄉(xiāng)屬大興縣，西部王佐北部及大灰廠一帶屬房山縣，王莊—怪村以南屬良鄉(xiāng)縣。
清末豐臺鎮(zhèn)以東、大紅門以北劃為城屬區(qū)。
1928年6月，豐臺區(qū)東部屬南郊區(qū)，中、西部分屬宛平縣、房山縣和良鄉(xiāng)縣。
1949年1月，豐臺、長辛店、南苑及附近地區(qū)劃歸北平市，并相繼建立區(qū)級人民政府。同年4月，北平市統(tǒng)一劃區(qū)，南苑區(qū)為第二十三區(qū)，豐臺區(qū)為第二十五區(qū)，長辛店為第二十六區(qū)。同年6月原第十五區(qū)與第二十三區(qū)合并為第十四區(qū)，原第十六區(qū)南部并入第二十五區(qū)成為第十五區(qū)，原第二十六區(qū)改為第十八區(qū)。
1950年6月，經(jīng)北京市人民政府報中央人民政府政務(wù)院批準，撤銷建制的北京市第十八區(qū)（長辛店）并入第十五區(qū)。同年8月，北京市人民政府決定郊區(qū)名稱與城區(qū)銜接，原第十四區(qū)（南苑）改為第十一區(qū)，第十五區(qū)（豐臺）改為第十二區(qū)。
1952年，撤銷宛平縣，成立豐臺區(qū)、南苑區(qū)、石景山區(qū)，隸屬于北京市。
1958年，南苑區(qū)、石景山區(qū)大部并入豐臺區(qū)。
1963年7月，成立市屬的石景山辦事處，北辛安、金頂街、蘋果園、廣寧墳、新古城等五個街道由豐臺區(qū)劃歸石景山辦事處。
1967年8月，石景山區(qū)建制恢復(fù)，石景山公社劃出豐臺區(qū)。
1990年底，區(qū)境最西端點馬鞍山（東經(jīng)116°4′）和最東端點東四道口村（東經(jīng)116°28′），相距35千米；最南端點為賀照云村南界（北緯39°46′），最北端點為青塔村北新開渠（39°54′），南北最寬14千米。