丹徒建县前的隶属，据现存最早的宋、元镇江志考诸传记，春秋时属吴，名朱方。吴亡属越，越亡属楚，更名谷阳。

秦始皇二十六年（前221），灭六国，废分封，置郡县。三十七年，有观天象者说谷阳地方有天子气，始皇命赭衣徒三千凿京岘山东南垄，以败其气，遂改谷阳为丹徒。

汉高祖六年（前201），封其从兄刘贾为荆王，号荆国，丹徒为其属县。十二年，英布叛乱杀刘贾，高祖平乱后，将原刘贾封地改封兄子刘濞，更名吴国，丹徒县属吴。景帝三年（前154），刘濞反，兵败国除，丹徒县属江都国。武帝元狩二年（前121），江都国除，属会稽郡。顺帝永建四年（129），分会稽郡十三县置吴郡，丹徒为十三县之一。

三国吴大帝嘉禾三年（234），改丹徒为武进，属毗陵典农校尉。

西晋武帝太康二年（281），废毗陵典农校尉置昆陵郡，改其属县武进为丹徒。

怀帝永嘉五年（311），昆陵郡改称晋陵郡，县仍属之。

南朝宋文帝元嘉八年（431），丹徒县划属南东海郡。梁改南东海郡为兰陵郡，陈复改为南东海郡，皆领丹徒县。

隋文帝开皇九年（589），丹徒县并入延陵县，移治京口，属蒋州。十五年置润州，延陵县属润州。炀帝大业三年（607），废润州，属江都郡。

唐高祖武德三年（620），复置润州、丹徒县，丹徒属润州，均治京口。太宗贞观元年（627），润州属江南道，领丹徒县。开元二十一年（733），分江南道为江南东、西两道，润州属江南东道。玄宗天宝元年（742），改润州为丹阳郡。肃宗乾元元年（758），置浙江西道，改丹阳郡为润州，丹徒县属浙江西道润州。德宗建中元年（780），合浙江东西两道为浙江东西道。次年赐号镇海军，领润州，丹徒为润州属县。

五代时，润州及丹徒县先属吴国，后属南唐。

宋太宗至道三年（997），分全国为十五路，丹徒县归两浙路润州管辖。此后两浙路几经分合，丹徒县属两浙西路润州。徽宗政和三年（1113），升润州为镇江府。

元世祖至元十三年（1276），分全国为11个行中书省，镇江府升为路，丹徒县属江浙行中书省镇江路。

明太祖丙申年（1356年即元至正十六年），镇江路改江淮府，不久改镇江府，辖丹徒县不变。

清初，改南京为江南省。康熙六年（1667），分江南省为江苏、安徽两省，丹徒县属江苏省镇江府。

太平天国癸好三年（1853），太平军攻克镇江。至咸丰七年（1857），丹徒县隶属太平天国天京省镇江郡。

民国元年（1912），废府存县建道，丹徒县直属省辖。3年，改属金陵道。17年废道，直属省辖。改丹徒县为镇江县，仍属省辖。次年，江苏省会迁于镇江。

抗日战争期间，汪精卫降日，于南京建伪国民政府；抗日战争胜利后，中华民国政府还都南京，镇江县一直属省辖。

1938年，新四军挺进江南后，于镇江县境成立镇、句、金、丹四县抗敌总会，代行政权职责。此后，于镇江县及与邻县毗连地区建立了山北、山南、茅东、镇句、江镇（办事处）、镇丹等县。

1949年4月，镇江解放，分镇江县为镇江市、丹徒县。县人民政府驻辛丰镇，仅月余即迁镇江。市区划归市管，市郊及农村入丹徒县，属苏南行政区镇江专区管辖。

1953年，苏南、苏北两行政区撤销，置江苏省。

1958年镇江专区改称常州专区，丹徒县并入镇江市。次年，常州专区复称镇江专区。

1962年，恢复丹徒县，属镇江专区。

1968年丹徒县革命委员会移驻谏壁王家花园，1971年复迁镇江。是年，镇江专区改称镇江地区，仍辖丹徒县。

1983年3月，实行市领导县的新体制，撤销镇江地区，镇江市改为省辖市，丹徒县归镇江市管辖。

2002年4月3日，国务院批准（国函[2002]24号）：撤销丹徒县，设立镇江市丹徒区，以原丹徒县的行政区域为丹徒区的行政区域。区人民政府驻谷阳镇。原丹徒县人民政府驻镇江市润州区。