Trước đây, Phú Diễn là một xã thuộc huyện Từ Liêm cũ.

Ngày 20 tháng 4 năm 1978, Bộ trưởng Phủ thủ tướng ban hành Quyết định 70-BT[3]. Theo đó, hợp nhất hai xã Phú Diễn và Minh Khai thành xã Phú Minh.

Ngày 13 tháng 10 năm 1982, Hội đồng Bộ trưởng ban hành Quyết định số 173-HĐBT[4]. Theo đó, thành lập thị trấn Cầu Diễn trên cơ sở tách một phần diện tích và dân số của ba xã Mai Dịch, Phú Minh và Mỹ Đình.

Ngày 17 tháng 9 năm 1990, xã Phú Minh được chia lại thành hai xã Phú Diễn và Minh Khai.

Ngày 27 tháng 12 năm 2013, Chính phủ ban hành Nghị quyết số 132/NQ-CP về việc điều chỉnh địa giới hành chính huyện Từ Liêm để thành lập 2 quận và 23 phường thuộc thành phố Hà Nội[1]. Theo đó:

• Chuyển xã Phú Diễn về quận Bắc Từ Liêm mới thành lập
• Thành lập phường Phúc Diễn trên cơ sở điều chỉnh 209,03 ha diện tích tự nhiên và 21.820 người của xã Phú Diễn, 8 ha diện tích tự nhiên và 1.914 người của thị trấn Cầu Diễn
• Thành lập phường Phúc Diễn trên cơ sở điều chỉnh 189,62 ha diện tích tự nhiên và 19.514 người còn lại của xã Phú Diễn, 62,58 ha diện tích tự nhiên và 7.548 người của thị trấn Cầu Diễn.

Sau khi thành lập, phường Phú Diễn có 252,20 ha diện tích tự nhiên và 27.062 người.