Los primeros habitantes de la región surgen durante el Período Pre-cerámico (10.000a.C. - 3.500 a.C.) como nómadas cazadores y recolectores de alimentos. Los vestigios arqueológicos más importantes que se han encontrado de este período están en la cueva de Chobshi y en Cubilán.
En el Período Formativo (3500 a.C. – 500 a.C.) aparecen en la región las primeras culturas. Las fases más antiguas que han podido determinarse en el sector son las de Narrío en sus distintas subfases, cuyas extraordinarias piezas de cerámica, remarcables por su diseño y técnica, datan de hasta 2.000 años antes de Cristo. Durante este período surgen los primeros asentamientos humanos en la región con una forma de organización basada en la agricultura y la elaboración artesanal, principalmente de cerámica.
Durante el Período de Desarrollo Regional (500 a.C.-500 d.C.) se originan las primeras etapas de las fases Tacalshapa (Azuay) y Cashaloma (Cañar), dándose origen así a lo que hoy en día conocemos como Cultura Cañari. Esta etapa se caracteriza por sociedades con división del trabajo y perfectamente jerarquizadas, las cuales utilizan una agricultura intensiva y su cerámica tiene ciertas figuras antropomorfas. Lo más representativo de esta fase es la utilización de metales como oro, plata y cobre.
En el periodo de Integración (500 d.C. -1500 d.C.) surgen conquistas y alianzas que consolidan la nación Cañari, cuyas capitales fueron Shabalula (Sígsig) y Hatun Cañar (ciudad de Cañar). Lo que hoy es Cuenca fue un centro señorial importante de la diarquía cañari. Esta zona fue llamada Guapondélig, que en lengua cañari significaba "llanura amplia como el cielo".
A mediados del siglo XV los incas invadieron la zona sur del Ecuador. Los cañaris opusieron gran resistencia y finalmente fueron vencidos, gran número de ellos, al exilio mediante el sistema de mitimaes. Tras consolidarse la conquista comandada por Túpac Yupanqui, los incas establecen en la región de Guapondelig, la ciudad de Tomebamba, la cual de acuerdo a algunos autores, fue la cuna del hijo de Túpac Yupanqui: HuaynaCápac, razón por la que esta ciudad llegó a ser la segunda en importancia del imperio, luego del Cuzco.
Tras la guerra civil incásica entre los hijos de Huayna Cápac, Atahualpa y Huáscar y la consecuente destrucción de la ciudad de Tomebamba, llegan los primeros conquistadores españoles a la región hacia el año de 1532. Más tarde el Gobernador y Justicia Mayor de la región, Gil Ramírez Dávalos, fundó Santa Ana de los Ríos de Cuenca el 12 de Abril de 1557, siguiendo órdenes del Marqués de Cañete y tercer Virrey del Perú, Andrés Hurtado de Mendoza. La pequeña villa que al momento tenía 100 habitantes, llegó a ser en el último cuarto del siglo XVIII una Gobernación regida con extremo rigor por José Antonio Vallejo. Durante el período colonial la ciudad de Cuenca llegó a generar cuantiosos tributos por la importante producción agrícola del sector, la minería y los tejidos que se comercializaban incluso con el Perú.
En el período independentista Cuenca se plegó tempranamente al movimiento iniciado en Quito y Guayaquil. Sin embargo tras la independencia producida en 1820, la economía de la ciudad decayó debido al período de desorganización que surgió tras estos cambios. En tiempos de la Gran Colombia, Cuenca fue parte del Departamento del Sur. Fue entonces cuando el Mariscal José Domingo La Mar, primer presidente del Perú, codició esta ciudad que había sido su cuna y avanzó con su ejército para apropiarse de la misma, sin embargo, fue vencido por el ejército de Sucre en la batalla del Portete de Tarqui el 27 de Febrero de 1829.
Al constituirse la República del Ecuador, el Departamento de Cuenca fue parte de ella. Con el paso de los años, el esfuerzo de su gente volvió a dar de tiempo en tiempo lapsos de holgura económica a la ciudad. Productos como la cascarilla o los sombreros de paja toquilla generaron para unos cuantos, grandes riquezas.
Desde la década del 60 del siglo XX se dio una industrialización incipiente que luego alcanza un notable desarrollo. Así poco a poco Cuenca se va abriendo al resto del mundo. El progreso destruyó la imagen del pequeño orbe de provincia, cerrado y recoleto y extremadamente conservador.