通州境域，汉代以前在长江口水下。历经江淮冲积、海相沉积，形成的沙洲逐步升高。南北朝梁代前期（503～530年）涨出水面，始称壶豆洲（今通州市兴仁镇至平潮镇一带和南通市区部分），后又称胡逗洲。稍后，在其东边又有南布洲涨出（今金沙镇至东社镇的范公堤以南一带）。唐末天祐年间（904～907年）,胡逗洲与南布洲涨接，后又与北岸大陆涨接，时称静海。后周显德五年（958年）改称通州。

明《万历通州志》载：“通隶扬州府，去其治之东南一百二十里而遥。州治界海门东四十里而近，西十七里至灰港，南十八里至狼山，皆逼于江；北至白蒲镇六十里为如皋界，东南至韩家港十五里，而西北七十里界于如皋之惠家湾，西南至天生港七里，东北可九十里而极于海。其广六十七里，其袤则七十八里。”

明中叶后，通州在东部沿海陆续进行大规模围垦，境域不断扩大。嘉靖后期（1556—1565年），围垦范公堤以东，今五总、骑岸东部及纱场、庆丰、唐洪、十总等地。清康熙五十年（1711年）至乾隆六十年（1795年）围垦今东社、五甲、忠义等地。

清《乾隆府厅州县图志》载：“通州四境，东西距四百七十七里，南北距一百二十里，北到东至海一百九十二里。西至镇江府丹徒县界二百八十五里，南至苏州府昭文县界三十里。北至扬州府泰州县界九十里；东南至海一百四十里，西南至大江七里，东北至海一百十里，西北至泰州界一百七十里。”

乾隆三十三年（1768年），划出通州之安庆、南安等19沙，与崇明县之半洋、富民等11沙及续涨之天南沙，归新设的海门厅。

清末民初，据《南通县图志》载：“邑之辖境，东北并海八十余里，西南并江七十余里，南自老洪港少北而东，沿界河抵海百七十余里，为海门界。北自海西历双龙镇、白蒲镇抵丝鱼港江口一百九十余里，为如皋界。”

民国31年（1942年）9月,中共苏中第四地方委员会为适应抗日战争需要，将南通县的吕四、六甲、余东、富安4个区划归东南行署管辖。

1949年2月,南通县全境解放后，划出城区、天生港、唐闸、狼山镇及城郊另建南通市；划出白蒲区归如皋县；4月，划出刘海沙区归常熟县。

1954年6月，划出刘桥区的蒲东、勇敢两乡和斗争乡的两个村归如皋县。同年10月，划如皋县新坝、张仁、缪港、花坝、刘坝、沈川6个乡及王郭乡部分，归南通县管辖。1956年，划如东县民富、国强、五窑、四港4个乡和如皋县九圩、李港、五接、福成4个乡，归南通县管辖。

1957年12月，经国务院批准，划出平潮、刘桥、兴仁3个区的13个乡和平潮镇，与如皋县的部分乡镇合并组建通如县。1958年3月，通如县撤销，其所辖地域仍归原划出县。

1979年11月，划出观河公社八大队（今观音山镇三桥村）第三生产队引河工程两岸地带归南通市区。

1991年1月，划出陈桥乡、幸福乡、秦灶乡、新开镇和小海镇的沙家圩、戴家圩、二圩墩、棍梓街、近山、五圩6个村以及县良种场的近江大队归南通市区。

1996年7月18日，划出通州市良种场新圩工区归南通市经济技术开发区新开镇管辖。

2001年3月20日，根据省和南通市政府的通知，划出观音山镇归南通市崇川区管辖；划出小海镇、竹行镇和市良种场、市种畜场以及省属南通农场、省属东方红农场，归南通市富民港办事处管辖。4月26日，划出川港镇的立新坝、积南、新沙、邻江、江海5个村和先锋镇的先垦村、姜灶镇的江边村、张芝山镇的二号滩村以及万安村23组，归南通市经济技术开发区竹行镇管辖。

截至2009年6月底，全市辖区总面积1525.74平方公里。