白云设区前，明代属贵州卫及贵州前卫，并在此设麻姑堡、斑竹堡、吊堡、鸡场堡、沈官堡、孙官堡及牛失屯、鸡公屯。
清代为贵阳府亲辖麦西里及贵筑县所辖西下里、北上里、东下里、西隅里部分村寨。
1914年1月，撤贵阳府将贵阳府辖地和贵筑县辖地划归贵阳县，今区境内大部分地域属贵阳县管辖的外九区之一的北一区，区团务局驻沙子哨，也称沙子哨区。
1930年3月，北一区改为第八区。
同年，第八区在鸡场建镇，因附近有白云寺，故命名为白云镇。
1941年7月，贵阳县第八区划为贵阳县白云区。
1949年11月，贵筑县解放。
1949年12月，中共贵筑县白云区委员会和白云区人民政府成立。
1950年5月，本区境调整为第五、第六两区。
1952年第六区移至沙子哨。
1954年第六区改称白云区。
1958年2月，区境划归贵阳市乌当区管辖。
1959年12月，区境从乌当区划出来独立建镇，命名为白云镇、直属于贵阳市管辖，相当于市辖区。
1961年撤销白云区建制，境地划归乌当区建立白云镇。
1973年6月，恢复白云区建制，直属贵阳市管辖，称为贵阳市白云区。