Trước đây, Thủy Bằng là một xã thuộc huyện Hương Thủy.

Ngày 11 tháng 3 năm 1977, huyện Hương Thủy sáp nhập với huyện Phú Vang thành huyện Hương Phú[3], xã Thủy Bằng 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 Thủy Bằng vào thành phố Huế.

Ngày 29 tháng 9 năm 1990, Hội đồng Bộ trưởng ban hành Quyết định 345-HĐBT. Theo đó, chuyển xã Thủy Bằng về huyện Hương Thủy vừa tái lập.

Ngày 9 tháng 2 năm 2010, huyện Hương Thủy được chuyển thành thị xã Hương Thủy[5], xã Thủy Bằng thuộc thị xã Hương Thủy.

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 Thủy Bằng trở lại thành phố Huế quản lý.