唐武德四年（621年）析桐庐西北七乡置分水县，同时于桐庐县城置严州（州、县同城），桐庐自此升为州府。三年后废严州及分水县。如意元年（692年）复置分水，更县名为武盛。神龙元年（705年）复名分水县。宝应元年（762年）析分水西部地置昭德县，大历六年（771年）废昭德还属分水。天佑三年（906年）划分水东北五乡入临安。桐庐建县后，属吴郡，历两晋不变，至南朝陈祯明元年（587年），改属钱唐郡。仁寿二年（602年）改属睦州。大业三年（607年）改睦州为遂安郡，桐庐属之。
唐光化三年（900年）桐庐属杭州。
宋太平兴国三年（978年）桐庐复属两浙西路睦州。
元代，桐庐、分水属建德路。
明、清时两县属严州府。
辛亥革命后，桐、分两县属金华道。
民国25年（1936年）属浙江省第四行政督察专区，民国29年桐庐、分水属第一专区，民国32年划桐庐入第十一专区，民国35年分水入第十一专区；民国37年4月，两县都属第四专区。
中华人民共和国成立后，桐、分两县属建德专区（初称第四专区）。
1950年3月改属临安专区。
1953年2月改属金华专区。
1955年2月复归建德专区。
1958年11月废新登、分水两县入桐庐县。
1959年2月复属金华专区。
1960年5月改属杭州市，同年8月，废富阳入桐庐。
1961年12月，复置富阳县，并将原新登县辖地及分水的贤德乡划归富阳。桐庐县政区基本上为原桐庐、分水两县辖地。
2004年4月20日，浙江省批复同意桐庐县行政区划调整，此次行政区划调整后，桐庐县辖富春江、横村、分水、江南、瑶琳、凤川、百江7个镇，钟山、合村、新合3个乡和莪山畲族乡，城区设桐君、旧县两个街道办事处。
2010年11月24日，杭州市批复同意撤销桐君街道建制，以原桐君街道行政区划范围按富春江为界，南北分设城南街道和桐君街道。
2011年，浙江省批复撤销凤川镇建制，其行政区域改由桐庐县政府直辖，在此行政区域范围内设立凤川街道办事处，辖8个行政村，区域面积151.93平方千米。街道办事处驻凤新路19号。