ตลิ่งชัน เป็นหนึ่งในห้าสิบเขตของกรุงเทพมหานคร เป็นพื้นที่รอบนอกทางตะวันตกของแม่น้ำเจ้าพระยาซึ่งเรียกว่า "ฝั่งธนบุรี" สภาพโดยทั่วไปเป็นเขตอนุรักษ์ชนบทและเกษตรกรรมผสมผสานแหล่งที่อยู่อาศัยหนาแน่นน้อย แต่ปัจจุบัน พื้นที่เกษตรกรรมกำลังลดลงไปมากจากการสร้างพื้นที่อยู่อาศัยเพื่อรองรับการขยายตัวของเมืองและการสร้างเส้นทางคมนาคม

เขตตลิ่งชันเดิมเป็นอำเภอเก่าแก่อยู่ในพื้นที่การปกครองของจังหวัดธนบุรีมีชื่อว่า อำเภอตลิ่งชัน ตั้งที่ว่าการอยู่บริเวณคลองบางกอกน้อย ตำบลบางบำหรุ ท้องที่อำเภอบางกอกน้อย ต่อมาได้ย้ายไปตั้งที่ปากคลองวัดไก่เตี้ย ริมคลองบางกอกน้อย และใน พ.ศ. 2457 จึงได้ย้ายที่ว่าการอำเภอมาตั้งอยู่ที่ริมทางรถไฟสายใต้ ตำบลคลองชักพระ

ตำบลคลองชักพระเป็นตำบลเดียวของอำเภอตลิ่งชันที่อยู่ในเขตเทศบาลนครธนบุรี (ตั้งแต่ พ.ศ. 2479) แต่เนื่องจากอำเภอตลิ่งชันมีอาณาเขตกว้างขวางและมีประชากรเพิ่มขึ้น กระทรวงมหาดไทยจึงได้ประกาศจัดตั้งตำบลทวีวัฒนาแยกจากตำบลศาลาธรรมสพน์ใน พ.ศ. 2500 จัดตั้งสุขาภิบาลตลิ่งชันครอบคลุมพื้นที่ตำบลตลิ่งชันใน พ.ศ. 2504 รวมทั้งตั้งตำบลบางพรมขึ้นโดยแยกพื้นที่จากตำบลบางเชือกหนังใน พ.ศ. 2512 และตั้งตำบลฉิมพลีแยกพื้นที่จากตำบลตลิ่งชันใน พ.ศ. 2513 อำเภอตลิ่งชันจึงแบ่งการปกครองออกเป็น 8 ตำบล และประกอบด้วยองค์กรปกครองส่วนท้องถิ่น 2 แห่ง

ภายหลังได้มีการยุบรวมจังหวัดธนบุรีและจังหวัดพระนคร เปลี่ยนฐานะเป็นนครหลวงกรุงเทพธนบุรีและต่อมาเปลี่ยนเป็นกรุงเทพมหานคร ซึ่งได้ยุบการปกครองท้องถิ่นแบบสุขาภิบาลและเทศบาล รวมทั้งได้เปลี่ยนการเรียกตำบลและอำเภอใหม่ อำเภอตลิ่งชันจึงได้รับการเปลี่ยนแปลงฐานะเป็น เขตตลิ่งชัน ส่วนตำบลต่าง ๆ ก็เปลี่ยนฐานะเป็นแขวงตามไปด้วย จนกระทั่งในใน พ.ศ. 2541 พื้นที่เขตทางฟากตะวันตกของถนนกาญจนาภิเษกได้ถูกแบ่งออกไปจัดตั้งเป็นเขตใหม่คือเขตทวีวัฒนา ทุกวันนี้พื้นที่ส่วนใหญ่ของเขตก็ยังคงเป็นพื้นที่เกษตร ได้แก่ สวนผัก สวนผลไม้ โดยผลไม้ดั้งเดิมชนิดหนึ่งของที่นี่คือมะเฟือง ในปัจจุบันเริ่มมีการสร้างบ้านจัดสรรเพิ่มขึ้น แต่ผู้คนบางส่วนก็ยังสัญจรไปมาทางน้ำโดยการใช้เรืออยู่