Trước đây, Thủy Vân 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[4], xã Thủy Vân thuộc huyện Hương Phú.

Ngày 11 tháng 9 năm 1981, Hội đồng Bộ trưởng ban hành Quyết định 64-HĐBT[5]. Theo đó, sáp nhập các xóm Cồn Trâu, Cổ Thành, Vườn Trầu, Đồng Giáp của xã Thủy Vân vào thành phố Huế.

Ngày 29 tháng 9 năm 1990, huyện Hương Phú được chia lại thành hai huyện Hương Thủy và Phú Vang[6], xã Thủy Vân trở lại thuộc huyện Hương Thủy.

Ngày 9 tháng 2 năm 2010, huyện Hương Thủy được chuyển thành thị xã Hương Thủy[7], xã Thủy Vân 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)[1]. Theo đó, chuyển xã Thủy Vân về thành phố Huế quản lý và thành lập phường Thủy Vân trên cơ sở toàn bộ 4,92 km² diện tích tự nhiên, 7.932 người của xã Thủy Vân.