衡水市桃城區(qū)前身為縣級衡水市，由衡水縣演變而來。
西漢時為桃縣地，東漢時曾設桃城驛。
隋朝開皇十六年（596年），始置衡水縣，以后歷代歸屬雖屢有變更，而境域大體沒變。
新中國成立后，衡水縣屬衡水專區(qū)。
專員公署駐衡水縣城。
1952年11月，衡水專署撤銷，衡水縣劃歸石家莊專區(qū)。
1958年12月，撤銷武邑、棗強、冀縣，并入衡水縣。
1960年5月，撤銷石家莊專區(qū)，衡水縣劃歸石家莊市。
1961年5月，衡水縣屬同年復置的石家莊專區(qū)。
1961年7月，析衡水縣并復置冀縣（包括原棗強縣地）。
1962年3月，又析衡水縣復置武邑縣，仍屬石家莊專區(qū)。
1962年6月，復置衡水專區(qū)，衡水縣屬之。
1982年1月，衡水鎮(zhèn)從衡水縣劃出，建立縣級衡水市，隸屬衡水地區(qū)。
1983年3月，衡水縣撤銷，轄區(qū)并入衡水市。
1996年7月，衡水地區(qū)撤銷，設立地級衡水市。
原縣級衡水市改為桃城區(qū)。