2013年1月18日国务院批准临桂县撤县设区属桂林市

考古工作者对临桂镇大岩遗址发掘出土的陶、石、骨、蚌器等史前人类生活用具和生产工具以及大量人类食用后遗弃的水、陆生物遗骸表明，距今约1.5万年的旧石器时代末期就有先民在临桂这块土地上繁衍生息。

先秦时期，今临桂区境属百越。

秦始皇二十九年（前218年），始皇帝先后派大将尉屠睢、王翦率50万大军南下，征服岭南地区“骆越”“西瓯”民族，于三十三年（前214年）在岭南地区置桂林郡、南海郡和象郡，其中桂林郡范围领今桂林市兴安县以南各县，河池市南部各县和百色市右江以北各县；南海郡的范围为今广东省和今广西梧州、贺州市；象郡的范围为今越南中、北部，广东雷州半岛和广西玉林市博白、陆川县，钦州、北海、防城港、崇左、百色右江以南各县。今临桂区属桂林郡。

秦末，南海郡尉任嚣病故，龙川县令赵佗代理南海郡尉。赵佗以武力攻占桂林郡、象郡，在岭南地区建立南越王国，今临桂县属之。

西汉元鼎五年（前112年），武帝派伏波将军路博德率兵南下，南越军战败，岭南地区归附汉朝。元鼎六年（前111年），汉武帝在原桂林郡北部置始安县，为今临桂县建置之始，县治在今桂林市区，隶属零陵郡。东汉建武四年（28年），光武帝封零陵郡投诚诸将官为列侯，始安县成为侯国，国治在今桂林市区，直隶东汉中央。

三国吴甘露元年（265年）十一月末，吴帝孙皓复置始安县，同时分零陵郡南部都尉置始安郡，郡治始安县城，始安县城首次成为郡的治所，始安县属始安郡辖。

晋始安县隶属沿袭不变。

南朝梁天监六年（507年），置桂州，州治在苍梧、郁林西境。大同六年（540年）十二月，桂州州治迁始安县城，此乃始安县城为州治之始。

隋开皇九年（589年），隋文帝派大将周法尚领兵攻岭南，桂州归附后，置桂州总管府于始安县城，辖17州军事，始安县属桂州管辖，县城开始成为军事重镇。大业三年（607年），撤桂州复置始安郡，始安县属之。

唐武德四年（621年），高祖派大将李靖率兵平定岭南，改始安郡为桂州，州治始安县城，始安县为其辖地。至德二年（757年），改始安县为临桂县，此为临桂县得名之始。同年，改始安郡为建陵郡，郡治临桂县城，临桂县属建陵郡辖。乾元元年（758年），恢复桂州建置，临桂县隶属桂州。

五代十国（907—960年），临桂县先后属五代·后梁、后唐桂州，十国·楚、南汉桂州管辖。

北宋开宝三年（970年），宋太祖赵匡胤派大将潘美领兵占领桂州，临桂县属北宋桂州。至道三年（997年），置广南西路（简称广西路），广西作政区名称自此始，治所临桂县城（自此之后，延至元、明、清、民国时期，临桂县城成为广西首府的时间长达923年，故临桂县有“桂邑属在领袖”、“桂郡首邑”之称）。南宋绍兴三年（1133年），升桂州为静江府，临桂县属静江府管辖。

元至元十三年（1276年），元世祖派大将阿里海牙率兵攻占静江府。至元十五年（1278年），设静江路，路治在临桂县城，临桂县隶静江路。至正二十三年（1363年），置广西行中书省（简称广西省，此为广西设省之始），治所临桂县城。

明洪武元年（1368年），朱元璋命杨璟、朱亮祖率部攻占静江路后设静江府，府治临桂县城，临桂县属静江府。洪武五年（1372年），改静江府为桂林府，桂林第一次成为广西东北地区行政区域名称，治所及辖县不变。洪武九年（1376年），置广西承宣布政使司，治所设在临桂县城。

清顺治七年（1650年），置桂林府于临桂县城，临桂县隶桂林府。康熙十八年（1679年），吴三桂发动的三藩之乱被平定后，广西成为全国18行省之一，省治亦设在临桂县城。宣统三年（1911年）九月，广西独立，都督府设在临桂县城，仍称广西省。同时在临桂县城置桂林府，临桂县属桂林府管辖。

民国元年（1912年），广西省会迁往南宁。同年，撤销临桂县，原临桂县直属桂林府管辖。民国2年6月，撤桂林府，设桂林县。同年7月，置漓江道（民国3年6月更名桂林道），道治设于桂林县城，桂林县属之。民国15年6月，广西省政府在南宁成立。民国16年（1927年）11月，撤桂林道，桂林县直隶广西省政府。民国19年（1930年）4月，广西建立民团制度，并在桂东北置第一民团区（后改桂林行政监督区、第一行政监督区），治所在桂林县城，桂林县属其管辖。民国25年10月，广西省会从南宁迁至桂林县城。民国29年1月，从桂林县划出城区和近郊及灵川县小部分成立桂林市，并改桂林县为临桂县。同年3月，改第一行政监督区为第一行政督察区（民国33年5月改为第八行政督察区，区治兴安县城），临桂县属之。

1949年11月22日，临桂县解放，隶属桂林行政区专员公署（简称桂林专区，1971年改称桂林地区）。1954年6月，撤灵川县，其行政区域并入临桂县。1961年6月，临桂、灵川分置。1983年10月，临桂县从桂林地区划归桂林市管辖。2013年1月18日，经国务院批准，临桂县撤县设区。