自宋代起至民國前，天河區(qū)所在地域屬番禺縣。
1921年，廣州正式建市，天河地區(qū)西部沙河地區(qū)屬廣州市，東部東圃地區(qū)仍屬番禺縣鹿步司。
1956年6月，后歸屬廣州市郊區(qū)。
1985年，廣州市郊區(qū)五山、沙河、員村、車陂4街道及沙河、東圃2鄉(xiāng)設立廣州市天河區(qū)。
1987年，同和鎮(zhèn)劃歸白云區(qū)。
2005年天河區(qū)登峰街道、天河南街道的楊箕和中山一路2個居委會、沙東街道的部分區(qū)域劃歸越秀區(qū)，新塘街道的玉樹村劃歸蘿崗區(qū)，形成今天的區(qū)域范圍。