大同市云岡區地處大同市西南部，北接新榮區，東北角與平城區相銜，系行政區劃原礦區和原南郊區合并而組，歷史變遷不大，具體分述如下：舊石器時代，即有先民繁衍生息；春秋時期，為少數民族居住之地，境域為北狄人所屬；戰國時期，初為代國，后并入趙地，公元前296年屬趙國雁門郡；秦朝時期，置郡縣，仍屬雁門郡；西漢時期，置平城縣，屬雁門郡，隸并州，為東部都尉治；王莽時改為平順縣，屬并州天狄郡；東漢，仍稱平城，屬雁門郡；北魏時期，拓跋珪遷都平城，境域即為京畿內地，歷96年，后改為恒州；北齊時期，屬恒州太平縣；北周時期，屬朔州云中縣；隋朝時期，屬馬邑郡云內縣；唐、五代時期，屬河東道云州治。
遼重熙十三年，設西京道大同府，為遼之陪都，下設大同縣，境域屬大同縣轄，此后歷金、元、明、清時期，屬大同府大同縣。
民國時期廢府立縣，屬大同縣。
抗日戰爭時期，中國共產黨領導下的八路軍在大同農村開辟抗日根據地，建立抗日民主政府，屬大懷左縣。解放戰爭時期屬西大同縣。
解放初期，大同市下轄五個區，礦區、南郊區均屬。礦區歸屬五區，始有完整的縣級行政區域。之后，境域區劃幾經變遷，歷經口泉礦區辦事處、口泉礦區人民政府、口泉區等演變，1970 年設礦區，建置由此而始，成為縣級行政區，屬大同礦務局和大同市雙重領導。1980年改變“政企合一”管理體制，礦區脫離與大同礦務局隸屬關系，直屬大同市領導，成為一個獨立的縣級行政區；南郊區境因處于大同市四周，分分合合，歸屬繁雜。從1949年7月至1980年2月，經過46次的行政區劃變更，形成現在的區域。1965年10月成立郊區，轄15個人民公社，基本形成現區域格局。1970年撤銷郊區，成立南郊區和北郊區，將原郊區的云岡、高山、古店3個公社劃歸北郊區，南郊區轄12個公社和口泉鎮。1971年云岡、高山兩公社劃歸南郊區，1972年古店公社劃歸南郊區，1980年口泉鎮劃歸礦區，此后，境域再未變動。
因時代的需要，2018年2月9日，國務院對山西省政府《關于大同市部分行政區劃調整的請示》作出批復。批復內容包括：同意撤銷原礦區、原南郊區。 同意設立大同市云岡區，以原城區的西花園街道、老平旺街道，原南郊區的高山鎮、云岡鎮、口泉鄉、平旺鄉、西韓嶺鄉、鴉兒崖鄉，原礦區的行政區域為云岡區的行政區域，至此云岡區成立。
