Trước đây, Phú Dương là một xã thuộc huyện Phú Vang.

Ngày 11 tháng 3 năm 1977, huyện Phú Vang sáp nhập với huyện Hương Thủy thành huyện Hương Phú[3], xã Phú Dương thuộc huyện Hương Phú.

Ngày 11 tháng 9 năm 1981, Hội đồng Bộ trưởng ban hành Quyết định 64-HĐBT[4]. Theo đó, sáp nhập xã Phú Dương vào thành phố Huế.

Ngày 29 tháng 9 năm 1990, Hội đồng Bộ trưởng ban hành Quyết định 345-HĐBT[5]. Theo đó, chuyển xã Phú Dương về huyện Phú Vang vừa tái lập.

Ban đầu, xã Phú Dương là huyện lỵ của huyện Phú Vang. Tuy nhiên, đến năm 2003, huyện lỵ được dời về xã Phú Đa (nay là thị trấn Phú Đa).[6]

Ngày 27 tháng 4 năm 2021, Ủy ban Thường vụ Quốc hội ban hành Nghị quyết số 1264/NQ-UBTVQH14 (nghị quyết có hiệu lực từ ngày 1 tháng 7 năm 2021)[2]. Theo đó, chuyển xã Phú Dương trở lại thành phố Huế quản lý.