龙泉驿区历史悠久，古为蜀国辖地。
唐代为东阳县、灵池县治地（《四川郡县志》《元丰九域志》《中国历史地图集》）。灵池县，以其县南分栋山边有一泉池曰“灵池”，故名。
宋天圣四年（公元1026年）又改为灵泉县，属成都府。分栋山亦随县名的改变而改称“灵泉山”，直至元代。
元时设陆路驿站。
明代改称“龙泉”，于此设驿站，始称“龙泉驿”。洪武六年（1373年），省灵泉县入简县，后置龙泉镇（《中国历史地图集》）。正德八年（1513年），置龙泉镇巡检司（《简阳县志》《四川郡县志》）。同期，灵泉山亦随之改称“龙泉山”。
清康熙六年（1667年），继续在四川大规模设置驿站，分为北、南、东、西4路，“东路起自简州之龙泉驿，至奉节之小桥驿（《四川通史》）。此期的“龙泉驿”既是驿站名，也具有地理名称的含义。清末邮电业兴起后，驿站废置，“龙泉驿”则随之成为历史地名，并沿用至今。
民国初年改置简阳县行政分署。
1956年1月，原简阳县为所属各区命名时，以区公所驻地名称为区名，称“简阳县龙泉驿区”。1959年，划归成都市筹建新区时仍以区人民委员会驻地龙泉驿为区名，称“成都市龙泉驿区”。
1959年简阳县的龙泉驿区与华阳县的大面、洪河、西河、青龙4个乡划入成都市筹建新的龙泉驿区。
1960年，经国务院批准建立成都市龙泉驿区。
1976年简阳县的洛带区并入龙泉驿区；2005年4月龙泉驿区的黄土镇回龙村（包括金三角社区）划归成都市新都区管辖。
2009年，龙泉驿区辖12个街道、镇、乡，即龙泉街道、大面街道、十陵街道、同安街道、柏合镇、洛带镇、西河镇、黄土镇、洪安镇、山泉镇、茶店镇、万兴乡，共有81个村、54个社区、1274个村民小组、559个居民小组。
1997年，面积558.7平方千米，人口45.1万，辖11镇8乡。区政府驻龙泉镇。
1999年，龙泉驿区辖13个镇、6个乡：龙泉镇、大面镇、洛带镇、柏合镇、西河镇、洪河镇、同安镇、十陵镇、茶店镇、文安镇、义和镇、黄土镇、西平镇；龙泉乡、平安乡、万兴乡、清水乡、山泉乡、长安乡。
2000年，龙泉驿区辖16个镇、3个乡。
2003年1月13日，龙泉驿区文安镇更名为洪安镇。
2003年12月8日撤销西平、义和2个镇的建制。扩大部分镇的行政区域：将原西平镇的天和街社区居委会、天平村、黄连村、阙家村、大龙村、清水村全部及鹿角村2、3、4、5、6、7、11组，大林村1、2组及黄土镇的光大村9、10、11组，平安镇的清平村12组所属行政区域划归西河镇管辖。将原西平镇的鹿角村1、8、9、10组所属行政区域划归黄土镇管辖。将原西平镇的大林村9、10、11组所属行政区域划归洛带镇管辖。将原西平镇的大林村3、4、5、6、7、8组所属行政区域划归同安镇管辖。将原义和镇的西江村、洪福村、回龙村、长梁村、新拱桥村、洪安村、金三角社区居委会、宝滩社区居委会划归黄土镇管辖。将原义和镇的三合村所属行政区域划归洪安镇管辖。
2004年9月8日，撤销平安、龙泉、洪河、大面、十陵、同安、兴龙、金龙8个镇和清水乡。原平安、龙泉、洪河、大面、十陵、同安6个镇所属行政区域，实行街道办事处管理体制，设置4个街道办事处。将原兴龙镇所属行政区域并入柏合镇；柏合镇政府驻柏华路。将原金龙镇所属行政区域并入洛带镇；洛带镇政府驻五星街。原洪河镇并入大面镇，成立大面街道办事处。将原清水乡所属行政区域并入万兴乡；万兴乡政府驻万兴场。
2004年，龙泉驿区辖4个街道（龙泉、大面、十陵、同安）、7个镇（洛带、西河、柏合、黄土、茶店、洪安、山泉）、1个乡（万兴），44个社区委员会、169个村委会；面积559平方千米，人口密度927人/平方公里。
2005年5月10日，将青白江区龙王镇的新谊、双柏、黄果、园林、石桩、长林6个村和龙泉驿区黄土镇的回龙村、金三角社区所属的行政区域划归新都区石板滩镇管辖。石板滩镇政府驻石板滩场镇东风西街66号。