春秋时为桐国西汉设枞阳县。隋开皇十八年（598）为同安县唐至德二年（757）改为桐城县。据《太干寰宇记》：桐城县“取桐乡为名”

1949年属安庆专区，并析东部地置枞陽县1988年为安庆市辖县。1996年8月20日民政部批复（民行批[1996]59号）同意撤销桐城县，设立桐城市县级桐城市由安庆市代管。

1996年桐城市面积1664平方千米，人口约76.3万人辖16个镇、9个乡：城关镇、鲟鱼镇、孔城镇、范岗镇、青草镇、陶冲镇、卅铺镇、金神镇、唐湾镇、双港镇、高桥镇、新渡镇、大关镇、吕亭镇、老梅镇、罗岭镇、新店乡、肖店乡、香铺乡、中乡、龙眠乡、黄铺乡、挂镇乡、大塘乡，等市政府驻城关鎮。

2000年第五次人口普查桐城市常住总人口660772人，其中：碧峰街道22908人文昌街道30144人，南演街道32892人太平街道18937人，双港镇48566人新渡镇43053人，金神鎮28609人孔城镇41413人，范岗镇35626人青草镇33866人，兴店镇26284人卅铺镇31148人，吕亭镇25650人高桥镇35753人，罗蛉镇18609人陶冲镇28141人，老梅镇19553人挂车河镇21263人，大關镇27928人唐湾镇5601人，鲟鱼镇1150人香铺乡24521人，白马乡14942人肖店乡21655人，大塘乡6054人黄铺乡7284人，龙眠乡4846人中乡4376人。（4个街道、17个镇、7个乡）

2004年末桐城市辖4个街道、19个镇、5个乡。

2005年5月13日国务院（国函[2005]38号）批准将桐城市的罗岭镇划归安庆市宜秀区管辖。同年根据安庆市人民政府《关于桐城市城区及部分乡镇行政区划调整的通知》的要求，桐城市将白马乡和高桥镇的大王村整建制并入南演街道将新渡镇的祝桥村整建制并入老梅镇，并于4月30日前完成调整和交接工作

2006年，桐城市行政区划调整由原24个镇乡、4个街道调整为12个镇、2个街道。

2010年第六次囚口普查桐城市常住总人口664455人，其中：龙腾街道25444人龙眠街道82992人，文昌街道60051人孔城镇65555人，吕亭镇52518人范岗镇58092人，新渡镇63564人双港镇44705人，大关镇58243人青草镇61885人，金神镇50105人嬉子湖镇19583人，唐湾镇9550人黄甲镇11552人，鲟鱼镇616人

2014年10月8日，市政府办公地点迁至原文昌街道办公楼和农機服务中心大楼（文昌街道文三路18号）