东周，周慎靓王五年（前316年），秦灭巴。周赧王元年（前314年），秦置巴郡江州县，区境为江州县属地。秦汉、魏晋南北朝，循周朝制。隋朝，璧山区境为巴、江津二县地。
唐朝，至德二年（757年），析巴县及江津、万寿县地置壁山县，因境内有一孤山西北险峻东南稍平号重壁山而得名，隶属于渝州，区境包括今璧山区、永川市、沙坪坝区含谷镇、北碚区澄江镇。大历十一年（776年），分壁山西南地置永川县。
北宋，崇宁元年（1102年），渝州改名恭州，壁山隶属恭州。南宋，淳熙十六年（1189年），升恭州为重庆府，壁山属之。
元朝，至元二十二年（1285年），壁山因“地广人稀”并入巴县。
明代，成化十九年（1483年），复置壁山县，属重庆府。
清朝，康熙元年（1662年），以“户口尚少，停壁山县铨，以永并治之”（即由永川县代管）。雍正七年（1729年），复置壁山县，隶属重庆府。至乾隆年间，“壁山”改为“璧山”。
民国三年（1914年），璧山属川东道。
民国二十五年（1936年），四川省下设行政督察区，璧山属四川第三行政督察区。
民国二十九年（1940年）9月6日，国民政府将川渝、渝黔公路两侧重庆周围80千米的范围，划为重庆卫戍区和陪都迁建区，璧山属之。
中华人民共和国成立后，璧山属川东区巴县行政专员公署管辖。
1949年12月20日，巴县行政专员公署改驻璧山，更名璧山行政专员公署，辖璧山、江津、永川、大足、合川、荣昌、铜梁、潼南8县。
1951年4月，璧山专署迁至江津，1960年专署又迁往永川。
1968年，江津专区更名江津地区，1981年，又更名为永川地区，璧山先后属江津、永川地区。
1983年4月1日，永川地区并入重庆。
1997年6月18日，重庆恢复成立中央直辖市，璧山直属重庆管辖。
2014年7月15日，璧山区正式成立。
