沈阳境内最早出现人类是在7200年前，在春秋战国时期，这里是燕国的重镇，肃慎、东胡族人活动于这一地区。

秦始皇统一中国后，这里隶属辽东郡，西汉沿用此制，并已建有城市，称为“侯城”，东汉时期，沈阳分为南北两处，南部继续隶属于辽东郡，而北部则隶属于玄菟郡。

三国时期，沈阳为幽州所辖，从西晋开始，以辽河为界，东西两边分属玄菟郡、昌黎郡管辖，从十六国的北燕起，辽河以东为高句丽所据，直到隋代。

隋朝时期，以辽河为界，分设燕郡和辽东郡，唐高宗后，属安东都护府辖区。

宋辽时期，辽太祖于公元921年移居此地，修筑土城，并在沈阳设沈州，之后，经过金代，在元朝元成宗元贞二年（1296年）改沈州为沈阳路，这是“沈阳”一名正式出现，因位于沈水（今浑河）之北而得名，明朝沿用沈阳一名，为“沈阳中卫”。

后金天命十年（1625年），努尔哈赤迁都到沈阳，开始修建皇宫，即今沈阳故宫，后金天聪八年（1634年），皇太极升沈阳为盛京，清朝迁都北京后，沈阳成为陪都，于顺治十四年（1657年）设奉天府，沈阳则又称奉天，有“奉天承运”之意。光绪年间设奉天省。

民国初年沈阳属于奉天省辽沈道，为奉系军阀的统治首府。

1923年，设立沈阳市政公所；

1928年12月29日，张学良宣布“遵守三民主义，服从国民政府”，东北易帜，维护了国家统一；

1929年改为沈阳市；

1931年，日本侵略军阴谋策划了“九?一八事变”，之后，9月19日便侵占了沈阳，改名为“奉天市”，沈阳人民便开始了长达14年之久的亡国奴生活；

1945年，抗战胜利，“奉天市”恢复“沈阳市”的名称；

1946年，国民党政府接管沈阳市；

1948年11月2日，沈阳正式解放，后经多次行政级别、区划调整，形成了现在辖9区1市3县的行政区划格局。