Najstarsze zapiski o zamieszkiwaniu przez ludzi terytorium obecnego Xochimilco pochodzą z mezoamerykańskiego okresu preklasycznego. Przypuszcza się, że mieszkańcy tych terenów najprawdopodobniej związani byli z kulturą Cuicuilco, jednego z pierwszych ośrodków miejskich na południu Kotliny Meksykańskiej. W okresie klasycznym jednak spora część ludności zamieszkującej dolinę Meksyku przeniosła się do miasta Teotihuacan, na północny wschód od jeziora Texcoco. W wyniku tego, terytorium dzisiejszego Xochimilco stało się praktycznie wyludnione i pozostawało pod wpływem politycznym Miasta Bogów.

Po upadku Teotihuacan, część mieszkańców tego miasta przeniosła się na tereny Xochimilco. Od X wieku zaczęły do nich dołączać niektóre plemiona Chichimeków z północy Mezoameryki. Chichimekowie opuszczali swoje miejsca zamieszkania z powodu dotkliwej suszy, która pod koniec okresu klasycznego dotknęła cały region, a także w wyniku wypierania ich na północnych granicach Mezoameryki przez grupy plemion koczowniczych i wojowniczych z Aridoameryki.

Jednym z plemion koczowniczych, które pomiędzy X i XIV wiekiem dotarły do serca Mezoameryki, byli Xochimilkowie. To oni w X wieku wznieśli ośrodek kultu Cuahilama, położony blisko obecnego miasteczka Santa Cruz Acalpixca. W okolicach tego miejsca odkryto liczne prekolumbijskie petroglify, którym przypisuje się znaczenie religijne. Osiedliwszy się w Cuahilama, Xochimilkowie zajęli również południowy brzeg jeziora Xochimilco, dwie wyspy: Tláhuac i Mixquic i tereny w kierunku pasma górskiego Ajusco-Chichinauhtzin.

To właśnie plemieniu Xochimilca przypisuje się wynalezienie metody uprawy znanej jako chinampa i założenie Xochimilco, chociaż istnieją również hipotezy twierdzące, że chinampa jest dużo starszym wynalazkiem, który jedynie między XI i XIV wiekiem zaczął być lepiej wykorzystywany przez nowo przybyłych przedstawicieli plemion używających języka nahuatl. Chinampa to technika uprawy charakterystyczna dla obszaru jezior centralnego Meksyku, opierająca się na budowie poletek na płyciznach jeziora poprzez nagromadzenie mułu z jego dna.

Aztekowie zaliczali do swojej rodziny wiele plemion żyjących na brzegach jezior doliny Meksyku i uważali, że wszyscy razem pochodzą z mitycznego Chicomóztoc. Na Wstędze Wędrówki widać, że w momencie wyjścia z Aztlán Aztekom towarzyszyło plemię, którego glif był taki sam jak symbol oznaczający Xochimilco. Jednak kiedy Aztekowie dotarli do doliny Meksyku, Xochimilkowie byli już zadomowieni na jej południowych obszarach. Jako najemnicy Coxcoxa, władcy Culhuacán (dzisiejszy obszar Iztapalapa), Aztekowie rozpoczęli wojnę przeciwko zajmującym się uprawą chinampa plemionom z Xochimilco i Tláhuac. W 1323 pokonali Acatonalli, władcę Xochimilco, które tym sposobem zostało przyłączone do kręgu wpływów politycznych Culhuacán. Dzięki temu wydarzeniu Aztekowie wyzwolili się spod brzemienia Culhuacán. Coxcox oddał swoją córkę, Ilancuéitl, przywódcy Azteków, z którym miała wziąć ślub na znak sojuszu. Aztekowie ofiarowali ją jednak Xipe Tótecowi, co doprowadziło do wywołania działań wojennych pomiędzy Culhuacán i Aztekami, zakończonych w 1367 roku zwycięstwem Azteków, którzy zawiązali sojusz z Tekpanekami z Azcapotzalco.

W 1376 roku Xochimilco zostało ponownie podbite przez Azteków, którzy zamieszkiwali wtedy wyspę Tenochtitlán, pod panowaniem Tekpaneków. Tym razem jednak Aztekowie chcieli przyłączyć terytorium Xochimilco do Azcapotzalco. Mimo porozumienia zawartego z Tekpanekami, Aztekowie sprzymierzyli się z Texcoco w celu obalenia rządzącego w Azcapotzalco uzurpatora, Maxtla. Sprzymierzeńcy wygrali w 1428 roku. Dwa lata później Xochimilco stało się celem trzeciej kampanii azteckiej, która zakończyła się ostatecznym przejęciem władzy nad Xochimilco przez Tenochtitlán. Konsekwencją tego był fakt, że mieszkańcy Xochimilco byli zmuszani do prac przy budowie stolicy Azteków, w tym do wznoszenia budowli miejskich, takich jak akwedukt w Chapultepec, droga w Iztapalapa i mur w Nezahualcóyotl.

W historii podboju Meksyku Xochimilco zajęło szczególnie ważne miejsce. 16 kwietnia 1521 zostało zdobyte przez Hernána Cortésa i jego sprzymierzone wojska. Według legendy Cuauhtémoc wybrał się do Xochimilco w celu uzyskania pomocy w obronie Tenochtitlán. Po drodze, jak głosi opowieść, zasadził cypryśnik[1], który do dzisiaj rośnie w dzielnicy San Juan. Kroniki Indian podkreślają, że wszystkie plemiona żyjące na brzegu jeziora sprzymierzyły się z Hiszpanami, mając nadzieję na pokonanie Azteków i wyzwolenie się spod ich władzy. Xochimilco zostało zrównane z ziemią przez Hiszpanów podczas trzeciej fazy podboju Tenochtitlán, w wyniku której konkwistadorzy zajęli również miasta: Churubusco, Coyoacán, Oaxtepec i Cuernavaca.

Po zdobyciu Tenochtitlán, tlatoani Apochquiyauhtzin, ostatni władca Xochimilco, przeszedł na chrześcijaństwo (nie jest jasne czy został do tego zmuszony, czy zrobił to dobrowolnie) i w czasie chrztu, który odbył się 6 czerwca 1522, nadano mu imiona Luís Cortés Cerón de Alvarado, przyjął więc w ten sposób nazwiska konkwistadorów Cortésa i Alvarado. Po chrzcie indiańskiemu władcy pozwolono na dalsze sprawowanie rządów w Xochimilco, był jednak marionetką konkwistadorów. W rzeczywistości od razu po podboju Hernán Cortés oddał Xochimilco, jego ziemie i ludność w ręce Pedro de Alvarado i taki stan rzeczy trwał aż do jego śmierci w 1541 roku.

Ewangelizacją mieszkańców Xochimilco i okolicznych miejscowości zajęli się misjonarze franciszkańscy, wśród nich Martín de Valencia, Alfonso Paz, Juan de Nozarmendia, Bernardino de Sahagún. W latach 1534–1579 zbudowano klasztor franciszkański, który obecnie wchodzi w skład katedry w Xochimilco.

W 1559 roku Filip II Habsburg nadał miejscowości Xochimilco status miasta. Przy tej okazji Xochimilco zostało nazwane Szlachetnym miastem Xochimilco:

Brak zainteresowania ze strony władz kolonialnych stanem robót inżynieryjnych, dzięki którym istniały poletka chinampas nad jeziorem Xochimilco spowodował, że w 1609 roku plony zostały zalane przez powiększające się jezioro. Kilka lat wcześniej, w 1576 roku w Xochimilco wybuchła epidemia ospy (zwanej tu: hueycololiztli). Epidemia powtórzyła się w 1777 roku, w czasie poważnego kryzysu demograficznego XVIII wieku w Nowej Hiszpanii.

Xochimilco prowadziło intensywny handel z miastem Meksyk i było również punktem pośrednim na szlaku, jaki przemierzały łodzie trajineras płynące do stolicy Nowej Hiszpanii z miejscowości położonych nad brzegami jezior znajdujących się bardziej na wschód. Ponieważ w połowie XVI wieku doszło do odizolowania jezior na południu doliny Meksyku, jedynym szlakiem wodnym łączącym Xochimilco ze stolicą stał się kanał Viga.

Po zdobyciu przez Meksyk niepodległości Xochimilco stało się częścią stanu Meksyk. Najważniejszą działalnością Xochimilco w dalszym ciągu było rolnictwo. Plony przewożono łódkami trajineras z poletek chinampas na główne targowiska miasta Meksyk, takie jak La Merced i Jamaica. W 1850 została otwarta pierwsza linia kolei parowej, co umocniło wymianę handlową między obydwoma miastami. Jednak do czasu uruchomienia linii tramwaju elektrycznego w 1908, głównym sposobem przemieszczania się z południa do centrum doliny Meksyku pozostawała podróż w trajineras.

 

Kościół św. Bernardyna w Xochimilco.

Podczas rewolucji meksykańskiej (1911–1917), Xochimilco było okupowane przez wszystkie strony biorące udział w wojnie. W 1911 na terytorium Dystryktu Federalnego wkroczyli zapatyści ze stanu Morelos. Chociaż swoją kwaterę założyli w Milpa Alta, zajęli także wiele miejscowości na terenie gminy Xochimilco, włącznie z jej stolicą, która została zniszczona w wyniku podpalenia. W 1913 w miejscowości San Lucas Xochimanca kilku kadetów szkoły wojskowej Heroico Colegio Militar zostało zabitych przez siły wierne Victoriano Huercie. Rok później w budynku stojącym vis-à-vis targu głównego, w którym obecnie mieści się sklep obuwniczy, Emiliano Zapata i Pancho Villa podpisali tzw. plan z Xochimilco.

W 1938 komunikacja wodna pomiędzy Xochimilco i miastem Meksyk została przerwana z powodu zamknięcia kanału Viga. W 1968 wykonano prace urbanistyczne w ramach planu przygotowania Meksyku do igrzysk olimpijskich, które odbyły się w tym samym roku. Kanał Cuemanco został przekształcony w olimpijski tor kajakowy im. Virgilio Uribe, a na granicy z sąsiadującą od północy dzielnicą Tlalpan została zbudowana obwodnica, jedna z pierwszych dróg szybkiego ruchu w stolicy Meksyku. Mimo tych wszystkich działań, do pełnego połączenia Xochimilco w konurbację z miastem Meksyk doszło późno, dopiero w trzech ostatnich dekadach XX wieku[3].