บริเวณเขตจอมทองเดิมเป็นพื้นที่ทางทิศตะวันออกเฉียงเหนือของอำเภอบางขุนเทียน จังหวัดธนบุรี ซึ่งบริเวณนี้ต่อมามีชุมชนหนาแน่นและมีความเจริญขึ้น เนื่องจากเป็นที่ตั้งที่ว่าการอำเภอ มีทั้งคลอง ถนน และเส้นทางรถไฟตัดผ่าน ทางราชการจึงได้จัดตั้งเทศบาลนครธนบุรีขึ้นในปี พ.ศ. 2479 โดยให้ตำบลบางค้ออยู่ในท้องที่ด้วย และตั้งสุขาภิบาลบางขุนเทียนขึ้นในพื้นที่บางส่วนของตำบลบางขุนเทียนและตำบลบางมดในปี พ.ศ. 2508 ซึ่ง ตำบลจอมทอง ก็ได้รับการจัดตั้งขึ้นในเดือนมิถุนายน พ.ศ. 2513 โดยโอนพื้นที่ 11 หมู่บ้านทางตอนเหนือของตำบลบางมดออกมา

ต่อมาได้มีการยุบรวมจังหวัดธนบุรีและจังหวัดพระนคร เปลี่ยนฐานะเป็นนครหลวงกรุงเทพธนบุรี และเปลี่ยนเป็นกรุงเทพมหานคร ยกเลิกการเรียกชื่อตำบลและอำเภอแบบเดิม ตำบลจอมทองจึงได้รับการเปลี่ยนแปลงฐานะเป็น แขวงจอมทอง และอยู่ในเขตการปกครองของสำนักงานเขตบางขุนเทียน จนกระทั่งในวันที่ 9 พฤศจิกายน พ.ศ. 2532 จึงได้มีประกาศกระทรวงมหาดไทยจัดตั้ง เขตจอมทอง ขึ้น โดยแบ่งพื้นที่เขตบางขุนเทียนออกมา 4 แขวง

ต่อมาในวันที่ 18 พฤศจิกายน พ.ศ. 2540 เขตจอมทองได้รับพื้นที่บางส่วนของแขวงบางปะกอก เขตราษฎร์บูรณะ และแขวงบุคคโล เขตธนบุรี มาเป็นพื้นที่ปกครองของทางสำนักงานเขต ตามประกาศกระทรวงมหาดไทย เรื่อง เปลี่ยนแปลงพื้นที่เขตธนบุรี เขตจอมทอง เขตราษฎร์บูรณะ และตั้งเขตทุ่งครุ กรุงเทพมหานคร ซึ่งอยู่ในช่วงจัดพื้นที่การบริหารในกรุงเทพมหานครใหม่ โดยแบ่งพื้นที่เขตการปกครองจากเดิม 38 เขตเป็น 50 เขต