秦始皇統壹六國後，設置閩中郡。前192年（西漢惠帝三年）惠帝劉盈立騶搖為東海王，都東甌，世俗號為東甌王。138年（東漢順帝永和三年）分章安之東甌鄉置永寧縣，西猶兼處州地，戶不滿萬。縣始於甌江北岸。是為溫州建縣之始。323年（東晉明帝太寧元年），析臨海郡溫嶠嶺以南地區置永嘉郡，治所設於永寧，轄永寧，安固、橫陽、松陽四縣。建郡城於甌江南岸，相傳有白鹿銜花而過，故後名鹿城。是為永嘉建郡之始。422年（南朝寧武帝永初三年）謝靈遠貶寧永嘉，遍歷諸縣，多有題詠，成為山水詩鼻祖。前此數年，鄭緝之撰《永嘉群記》，是溫州最早的地主誌，今存孫詒讓輯本壹卷。589年（隋文帝開皇九年）永寧、安固、橫陽、樂成四縣合並，稱永嘉縣，屬處州。後三年，處州改名為括州。州治設於括蒼（今麗水市）。607年（隋煬帝大業三年）改括州為永嘉郡，郡治仍於括蒼。轄永嘉、括蒼、松陽、臨海四縣，計10542戶。621年（唐高祖武德四年）改永嘉郡為括州。次年，析括州之永嘉縣置東嘉州，轄永寧、安固、樂成、橫陽四縣。624年（唐武德七年）樂成並入永寧，稱永嘉縣。唐高宗上元二年改置州，因氣候溫暖，"雖隆冬而恒燠"，故名溫州。 724年（唐玄宗天寶元年）改溫州為永嘉郡，轄四縣，***計42814戶，241690口。758年（唐肅宗乾無無年）復改永嘉郡為溫州。是年，以李胥為監鹽官。914年（五代後梁末帝乾代四年）橫陽改名為平陽縣。997年（北宋太宗至道三年）溫州復升為州，屬兩浙路，領永嘉、樂清、平陽、瑞安四縣。1127年（北宋欽宗靖康二年）溫州所產蠲紙，始於唐代，潔白堅滑，在北宋時列為貢品。另有漆器以精美著稱，至南宋時，稱“天下第壹”。1265年（南宋度宗鹹淳元年）8月，升溫州為瑞安府。1368年（明太祖洪武元年）溫州改路為府，轄永嘉、樂清、瑞安、平陽四縣。 1369年（明洪武二年）設溫州衛，下轄前、後、左、右、中五個千戶所。1661年（清順治十八年）3月，清廷為斷絕沿海人民與鄭成功聯系，下遷界令：樂清移治大荊；永嘉棄茅竹嶺以東地，瑞安離海5裏為界；平陽內遷10界。魚鹽之利盡失，海外貿易中斷。1670年（清聖祖康熙九年）浙江省下設溫處道，轄溫州、處州兩府。1685年（清康熙二十四年）10月，置浙海關於寧波，下設溫州、瑞安、平陽等15個海關分口。溫州分口下設狀元橋、寧村、黃華、蒲岐四個旁口。1728年（清世宗雍正六年）設置玉環廳，洞頭列島屬之。至此，溫州府隸五縣壹廳。
1840年（清道光二十年）6月，鴉片戰爭爆發。7月5日，英軍侵入定海，溫州告急。1872年（清同治十壹年）是年，先後有廣濟、普濟、海晏等輪航行溫州、上海間。瑞安許啟疇、陳虬等創辦心蘭書社，為溫州最早的圖書館。1876年（清光緒二年）9月13日，簽訂中英煙臺條約，辟溫州通商口岸。1884年（清光緒十年）10月4日，溫州民眾在澤雅人柴巖榮帶領下，焚燒城西、周宅祠巷等處教堂，並搗毀英稅務司住所。1896年（清光緒二十二年）2月，孫詒讓、黃紹箕等創辦瑞安算學書院，定名瑞安學計館。 1906年（清光緒三十二年）孫詒讓倡辦溫州師範學堂。永瑞輪船公司開辦,備有小火輪航行於溫瑞塘河。1908年（清光緒三十四年）6月21日，孫詒讓逝世。孫詒讓，瑞安人，學者、教育家，著有《周禮正義》、《墨子閑詁》、《契文舉例》、《溫州經籍誌》等30余種。是年，大清銀行和四明商業儲蓄銀行在溫州設立分號。1911年（清宣統三年）武昌起義後，11月29日，溫州組成軍政分府，徐定超任臨時都督。1914年6月置甌海道，轄溫州、處州二府，道尹公署駐永嘉縣，屬浙江省。1932年 建立行政督察區。溫州區初稱浙江省第十縣 政督察區,督察專員辦事處駐永嘉縣。後數度更名,稱第四特區、第三 特區、永嘉行政督察區、第八行政督察區， 1948年4月，改稱第五行政督察區。
1949年5月7日溫州和平解放，建立溫州市軍事管制委員會；8月26日成立第五專區，並設溫州市。建國後，改稱為溫州區專員公 署。其後，名稱和轄縣有所變動。1981年9月溫州地區和溫州市合並建立溫州市， 實行市管縣體制。