Huyện Ứng Hòa nguyên là phủ Ứng Thiên đời nhà Lê thuộc trấn Sơn Nam.

Năm Gia Long thứ 13 (năm 1814) phủ Ứng Thiên đổi tên là phủ Ứng Hòa.

Năm Minh Mạng thứ 12 (năm 1831), khi tỉnh Hà Nội được thành lập, Ứng Hòa là một trong bốn phủ của tỉnh Hà Nội. Phủ Ứng Hòa gồm các huyện Sơn Minh sau đổi thành Sơn Lãng, Chương Đức (sau đổi thành Chương Mỹ), Thanh Oai và Hoài An.

Năm 1888, khi tỉnh Hà Đông được thành lập, phủ Ứng Hòa thuộc tỉnh Hà Đông.

Năm 1891, thành lập phủ Mỹ Đức thuộc tỉnh Hà Đông, bao gồm huyện Yên Đức, Chương Mỹ và Sơn Lãng.

Sau Cách mạng tháng Tám thành công, huyện Sơn Lãng đổi tên là huyện Ứng Hòa, huyện Yên Đức đổi tên là huyện Mỹ Đức.

Ngày 21 tháng 4 năm 1965, tỉnh Hà Tây được thành lập theo Nghị quyết của ủy ban Thường vụ Quốc hội, trên cơ sở hợp nhất hai tỉnh Sơn Tây và Hà Đông.[1]

Theo đó, huyện Ứng Hòa thuộc tỉnh Hà Tây gồm thị trấn Vân Đình và 29 xã là Cao Thành, Đại Cường, Đại Hùng, Đội Bình, Đông Lỗ, Đồng Tiến, Đồng Tân, Hòa Lâm, Hòa Nam, Hòa Phú, Hoa Sơn, Hòa Xá, Hồng Quang, Kim Đường, Liên Bạt, Lưu Hoàng, Minh Đức, Phù Lưu, Phương Tú, Quảng Phú Cầu, Sơn Công, Tân Phương, Tảo Dương Văn, Trầm Lộng, Trung Tú, Trường Thịnh, Vạn Thái, Viên An, Viên Nội.

Ngày 27 tháng 12 năm 1975, kỳ họp thứ hai Quốc hội khóa 5 thông qua Nghị quyết hợp nhất hai tỉnh Hà Tây và Hòa Bình thành tỉnh Hà Sơn Bình. Theo đó, huyện Ứng Hòa thuộc tỉnh Hà Sơn Bình.[2]

Ngày 12 tháng 8 năm 1991, kỳ họp thứ chín Quốc hội khóa 8 thông qua Nghị quyết chia tỉnh Hà Sơn Bình thành hai tỉnh Hòa Bình và Hà Tây. Theo đó, huyện Ứng Hòa thuộc tỉnh Hà Tây.

Ngày 23 tháng 9 năm 2003, Chính phủ ra Nghị định số 107/2003/NĐ-CP điều chỉnh địa giới hành chính mở rộng thị trấn Vân Đình thuộc huyện Ứng Hòa. Theo đó, sáp nhập toàn bộ diện tích tự nhiên và nhân khẩu của xã Tân Phương và một phần diện tích và dân số các xã Liên Bạt, Phương Tú, Vạn Thái vào thị trấn Vân Đình.[3]

Sau khi điều chỉnh, huyện Ứng Hòa gồm 29 đơn vị hành chính gồm thị trấn Vân Đình và 28 xã: Cao Thành, Đại Cường, Đại Hùng, Đội Bình, Đông Lỗ, Đồng Tiến, Đồng Tân, Hoa Sơn, Hòa Lâm, Hòa Nam, Hòa Phú, Hòa Xá, Hồng Quang, Kim Đường, Liên Bạt, Lưu Hoàng, Minh Đức, Phù Lưu, Phương Tú, Quảng Phú Cầu, Sơn Công, Tảo Dương Văn, Trầm Lộng, Trung Tú, Trường Thịnh, Vạn Thái, Viên An, Viên Nội.

Từ ngày 1 tháng 8 năm 2008, toàn bộ tỉnh Hà Tây được sáp nhập vào Hà Nội theo Nghị quyết của kỳ họp thứ ba Quốc hội khóa 12 ngày 29 tháng 5 năm 2008. Theo đó, huyện Ứng Hòa thuộc Hà Nội.[4]