Als das Mittelmeer gegen Ende der messinischen Salzkrise im späten Miozän eine heiße, trockene Mulde war, war Faiyum eine trockene Mulde, und der Nil floss am Grund einer Schlucht vorbei (die 8.000 Fuß (2.400 m) tief war) oder mehr, wo Kairo heute ist). Nachdem das Mittelmeer am Ende des Miozäns zurückgeflossen war, wurde die Nilschlucht zu einem Meeresarm, der weiter ins Landesinnere als Assuan reichte. Im Laufe der geologischen Zeit füllte sich dieser Meeresarm allmählich mit Schlick und wurde zum Niltal.
Schließlich verlandete das Niltalbett hoch genug, um den Nil periodisch in die Faiyum-Mulde überlaufen zu lassen und einen See darin zu bilden. 3000 v. Chr., um die Zeit von Menes (Narmer). Zum größten Teil würde es jedoch nur mit hohem Hochwasser gefüllt sein. Der See wurde von neolithischen Siedlungen begrenzt, und die Stadt Crocodilopolis wuchs im Süden auf, wo der höhere Boden einen Kamm bildete.
Im Jahr 2300 v. Chr. wurde die Wasserstraße vom Nil zum natürlichen See verbreitert und vertieft, um einen Kanal zu bilden, der heute als Bahr Yussef bekannt ist. Dieser Kanal mündete in den See. Dies sollte drei Zwecken dienen: Kontrolle der Überschwemmung des Nils, Regulierung des Wasserspiegels des Nils während der Trockenzeit und Versorgung der Umgebung mit Bewässerung. Es gibt Hinweise darauf, dass altägyptische Pharaonen der zwölften Dynastie den natürlichen See von Faiyum als Reservoir nutzten, um Wasserüberschüsse für die Trockenzeit zu speichern. Die immensen Wasserwerke, die die altägyptischen Pharaonen der zwölften Dynastie unternahmen, um den See in ein riesiges Wasserreservoir zu verwandeln, erweckten den Eindruck, dass der See selbst eine künstliche Ausgrabung war, wie von klassischen Geographen und Reisenden berichtet. Der See wurde schließlich aufgegeben, da der nächste Zweig des Nils ab 230 v. Chr.
Faiyum war den alten Ägyptern als der einundzwanzigste Nome von Oberägypten, Atef-Pehu („Nördliche Platane“) bekannt. In alten ägyptischen Zeiten war seine Hauptstadt Sh-d-y-t (normalerweise geschrieben „Shedyt“), von den Griechen Crocodilopolis genannt und von Ptolemaios II.
Diese Region hat die frühesten Beweise für die Landwirtschaft in Ägypten und war ein Zentrum des königlichen Pyramiden- und Grabbaus in der Zwölften Dynastie des Reiches der Mitte und erneut während der Herrschaft der Ptolemäer. Faiyum wurde zu einem der Brotkörbe der römischen Welt.
In den ersten drei Jahrhunderten n. Chr. balsamierten die Menschen in Faiyum und anderswo im römischen Ägypten nicht nur ihre Toten ein, sondern legten auch ein Porträt des Verstorbenen über das Gesicht der Mumienverpackungen, des Leichentuchs oder der Hülle. Die Ägypter setzten ihre Praxis fort, ihre Toten zu begraben, trotz der römischen Präferenz für die Einäscherung. Erhalten durch die trockene Wüstenumgebung, Diese Faiyum-Porträts bilden den reichsten Porträtbestand, der seit der Antike erhalten ist. Sie bieten uns einen Einblick in eine bemerkenswerte Gesellschaft von Völkern gemischter Herkunft — Ägypter, Griechen, Römer, Syrer, Libyer und andere —, die vor 2.000 Jahren in Faiyum blühte. Die Faiyum-Porträts wurden in einer pigmentierten Wachstechnik namens Encaustic auf Holz gemalt.
Im späten 1. Jahrtausend n. Chr. schrumpfte die Ackerfläche und Siedlungen am Rand des Beckens wurden aufgegeben. Zu diesen Stätten gehören einige der am besten erhaltenen aus dem Spätrömischen Reich, insbesondere Karanis, und aus der byzantinischen und frühen arabischen Zeit, obwohl die jüngste Sanierung die archäologischen Merkmale stark reduziert hat.
“ Koloniale “ Dorfnamen“ (Dörfer, die nach Städten in anderen Teilen Ägyptens und Orten außerhalb Ägyptens benannt sind) zeigen, dass im Faiyum in der griechischen und römischen Zeit viel Land kultiviert wurde.
Laut der elften Ausgabe der Encyclopædia Britannica wurden 1910 über 1.000 km2 (400 mile2) der Faiyum-Oase angebaut, wobei die Hauptkulturen Getreide und Baumwolle waren. Die Fertigstellung des Assuan-Staudamms sorgte für eine umfassendere Wasserversorgung, die es ermöglichte, in den drei Jahren 1903-1905 20.000 Acres (80 km2) Land, das zuvor nicht bewässert und unversteuert war, zu kultivieren. Drei Ernten wurden in zwanzig Monaten erhalten. Die Provinz war bekannt für ihre Feigen und Trauben von außergewöhnlicher Qualität. Auch Oliven wurden angebaut. Rosenbäume waren sehr zahlreich, und der größte Teil der Attar der Rosen Ägyptens wurde in der Provinz hergestellt. Faiyum besaß auch eine ausgezeichnete Schafrasse.