1928年，桂溪街道现辖区域部分属于华阳县第二区石羊镇九合三团（管辖的馨香甲、鱼庆甲、桂元甲、崇礼甲、崇清甲、义和甲、君亲甲、君平甲等），部分属于华阳县中和和协和行政区域。
1935年，华阳县国民政府实行联保制，桂溪街道现辖区域部分属石羊行政区域，部分属协和、中和行政区域。
1940年，华阳县国民政府实行新县制，整编保甲，石羊联保划分为石羊乡和桂溪乡，桂溪乡辖9个保。桂溪街道现辖区域部分（北4村和三瓦窑社区、和平社区）属于华阳县桂溪乡之一部，南7村属华阳县中和镇和协和乡之一部。
1950年，华阳县桂溪乡所辖9个保，改为9个村。
1958年，华阳县桂溪人民公社成立。桂溪街道现辖区域部分（北4村和三瓦窑社区、和平社区）属于华阳县桂溪人民公社，南7村属于双流县中和人民公社、协和人民公社之一部分。
1959年10月，桂溪人民公社划归成都市郊区。桂溪街道现辖区域部分（北4村和三瓦窑社区、和平社区）属成都市郊区桂溪人民公社之一部分，南7村属于华阳县中和人民公社、协和人民公社之一部分。
1960年，成都市郊区更名为成都市金牛区，桂溪人民公社属金牛区。
1965年，华阳县并入双流县。南7村属于双流县中和人民公社、协和人民公社之一部分。
1977年，成都市金牛区桂溪、得胜两个公社合并为成都市金牛区桂溪人民公社，管辖五桂、永兴、东光、莲花、望江、磨子桥、玉林、棕树、长寿、光荣、红光、和平、石墙、永安、高攀15个生产大队和三瓦窑场镇，公社革命委员会驻白药厂。
1980年，金牛区三瓦窑街道成立，管辖三瓦窑和高攀两个社区。桂溪街道现辖三瓦窑社区属三瓦窑街道。
1984年，金牛区桂溪人民公社更名为桂溪乡。
1988年，三瓦窑街道辖三瓦窑、高攀、头瓦窑、磨子桥和南台5个社区。
1991年1月，三瓦窑街道和桂溪乡划归成都市武侯区，管辖磨子桥、玉林、棕树、长寿、桐梓林、红光、和平、石墙、永安、高攀10个村和三瓦窑场镇，三瓦窑街道办事处和桂溪乡人民政府驻三瓦窑，两街乡机构合署办公。（原桂溪乡的莲花、永兴、东光、五桂、望江5个村划归成都市锦江区。）
1996年4月23日，桂溪乡的和平、永安、石墙、红光4村，双流县中和镇的双土、五岔子、建设3村，双流县华阳镇的勤俭、民乐、铜牌、大源4村和三瓦窑街道划归成都高新技术产业开发区,组建新的桂溪乡，保留三瓦窑街道建置。三瓦窑街道办事处和桂溪乡人民政府驻石墙村，合署办公。桂溪乡其余区域仍归武侯区管辖。至此，桂溪街道辖区范围基本定型。辖区具体区域位于北纬30°31′40″－30°36′8″，东经104°00′45″－104°01′43″，幅员19.6平方公里。北连武侯区火车南站街道；东依锦江（府河）；南接双流县华阳镇；西接石羊街道和双流县白家镇。
1996年5月10日，“中共成都高新技术开发区桂溪乡委员会、成都高新技术产业开发区桂溪乡人民政府、中共成都高新技术产业开发区三瓦窑街道工作委员会、成都高新技术产业开发区三瓦窑街道办事处”得到高新区党工委、管委会正式冠名。
2001年12月，四川省人民政府撤消武侯区桂溪乡建制，其辖区划归三瓦窑街道。
2002年7月4日，成都市高新技术产业开发区三瓦窑街道更名为成都市高新技术产业开发区桂溪街道，管辖范围不变，桂溪街道办事处办公室驻五岔子村。
2008年4月26日，桂溪街道办事处正式迁往天仁路176号办公。
