余杭之名，春秋时已见诸史籍，彼时先属越，后属吴，后复属越，战国中期属楚。

秦王政二十五年（公元前222年），秦灭楚，境内置钱唐（含杭州城区）、余杭两县，属会稽郡（钱唐几经变更，到民国为杭县，余杭区系由原余杭县和杭县大部地域合并而成）。

西汉时，余杭、钱唐两县仍属会稽郡，钱唐为会稽郡西部都尉治。平帝元始四年（4年），改钱唐县为泉亭县。新王莽始建国元年（9年），改余杭县为进睦县。东汉建武元年（25年），复名余杭、钱唐。

民国元年（1912年）2月，废杭州府，以原钱塘、仁和县地并置杭县，与余杭县同属钱塘道。民国16年废道制，实行省、县二级制，划杭县城区、西湖、会堡、江干、皋塘、湖墅等地，建立杭州市。

1961年3月，从临安县析出原余杭县境与钱塘联社合并，4月，钱塘联社撤销，恢复县建制，定名余杭县，县治设临平镇。