杭州西溪的出名比西湖要早，在古人的眼里，它甚至比西湖更美。康熙皇帝在游览西溪后感叹它的美景，留下“十里清溪曲，修篁入望森。暖催梅信早，水落草痕深……”的诗句，为西溪增色不少。
西溪之名，在古书中出现，约有一千多年的悠久历史。
水名，是西溪最初的含义，是因在钱塘县西部的一条溪水而得名。据史料推测，西溪作为水名，约始于唐朝。钱塘县，始建置于秦朝，地处武林山一带，是个山中小县。在唐代前，今日的西湖，古称钱唐湖。大约到唐代，白居易为杭州刺史前后，钱唐湖，因它处于城郭之西，民间多称西湖。而这条西溪也因处于钱塘西部，或说西湖之西，因地理方位而得名。
有学者认为，现在说的西溪有一千多年历史并不确切。西溪湿地的形成，可以追溯到四五千年前的良渚文化，它是杭州最早的文明发源地。
对于西溪湿地的历史，概括地说，归纳为远古雏形、汉唐形成、宋元发展、明清昌盛、民国萎缩与现今新生的六个阶段。
在四五千年前，西溪的低湿之地，如受天目山春夏洪水的冲流，此处被淹没，便成了湖泊，而干旱之时，湿地也就出现。湿地随隐随现的现象，因此可以把它称为雏形阶段。从东汉熹平元年(172年)建造南湖算起，到唐末五代为止，大约有一千多年时间，是西溪湿地形成期。
到了宋元时期，在宋太宗端拱元年(988年)，朝廷正式在此建置西溪镇，这是西溪进入新阶段的开始，这也说明了西溪是个千年古镇。明清时期，西溪两岸的社会经济与文化，得到了多方面的进展，养鱼育蚕、种竹培笋与茶叶果蔬等农副业得到发展，成为郊区农业的特色。
但是民国后，湿地日渐萎缩。到了上世纪五十年代，西溪地域多个乡镇的建立，工厂企业的发展，使西溪湿地范围逐渐缩小。
而如今杭州市对西溪湿地实施的综合保护工程，终于让西溪湿地迎来了新生。