da Middelhavet var en varm tør hul nær slutningen af Messinian Saltholdighedskrise i slutningen af Miocæn, var Faiyum en tør hul, og Nilen flød forbi den i bunden af en kløft (som var 8.000 fod (2.400 m) dyb eller mere, hvor Kairo er i dag). Efter Middelhavet flød i slutningen af Miocæn, Nilen canyon blev en arm af havet nå inde i landet længere end Asvan. Over geologisk tid blev havarmen gradvist fyldt med silt og blev Nildalen.
til sidst siltede nildalens seng højt nok til at lade Nilen periodisk løbe over i Faiyum-hulen og lave en sø i den. Søen registreres først fra omkring 3000 F.kr., omkring tidspunktet for Menes (Narmer). Men for det meste ville det kun være fyldt med højt oversvømmelsesvand. Søen blev afgrænset af neolitiske bosættelser, og byen Crocodilopolis voksede op mod syd, hvor den højere jord skabte en højderyg.
i 2300 f.kr. blev vandvejen fra Nilen til den naturlige sø udvidet og uddybet for at skabe en kanal, der nu er kendt som Bahr Yussef. Denne kanal føres ind i søen. Dette var beregnet til at tjene tre formål: kontrollere oversvømmelsen af Nilen, regulere vandstanden i Nilen i tørre sæsoner, og server det omkringliggende område med kunstvanding. Der er tegn på, at gamle egyptiske faraoer fra det tolvte dynasti bruger den naturlige sø Faiyum som et reservoir til opbevaring af overskud af vand til brug i de tørre perioder. Det enorme vandværk, der blev foretaget af de gamle egyptiske faraoer fra det tolvte dynasti for at omdanne søen til et enormt vandreservoir, gav indtryk af, at selve søen var en kunstig udgravning, som rapporteret af klassiske geografer og rejsende. Søen blev til sidst forladt på grund af den nærmeste gren af Nilen, der faldt i størrelse fra 230 F.kr.
Faiyum var kendt for de gamle egyptere som den enogtyvende nome i Øvre Egypten, Atef-Pehu (“Northern Sycamore”). I gamle egyptiske tider var dens hovedstad Sh-d-y-t (normalt skrevet “Shedyt”), kaldet af grækerne Crocodilopolis, og genoprettet af Ptolemæus II som Arsinoe.
denne region har de tidligste beviser for landbrug i Egypten og var et centrum for kongelig pyramide og gravbygning i Mellemrigets tolvte dynasti og igen under det ptolemaiske dynastis styre. Faiyum blev en af brødkurverne i den romerske verden.
i de første tre århundreder e.kr. balsamerede Folket i Faiyum og andre steder i Det Romerske Egypten ikke kun deres døde, men placerede også et portræt af den afdøde over ansigtet på mumieindpakningerne, hylsteret eller sagen. Egypterne fortsatte deres praksis med at begrave deres døde på trods af den romerske præference for kremering. Bevaret af det tørre ørkenmiljø udgør disse Faiyum-portrætter den rigeste krop af portrætter, der har overlevet fra antikken. De giver os et vindue ind i et bemærkelsesværdigt samfund af folk af blandet oprindelse—egyptere, grækere, romere, syrere, Libyere og andre—der blomstrede for 2.000 år siden i Faiyum. Faiyum-portrætterne blev malet på træ i en pigmenteret voksteknik kaldet encaustic.
i slutningen af det 1.årtusinde e. kr. faldt dyrkningsområdet, og bosættelser omkring kanten af bassinet blev opgivet. Disse steder inkluderer nogle af de bedst bevarede fra det sene romerske imperium, især Karanis, og fra den bysantinske og tidlige Arabiske periode, skønt den nylige ombygning i høj grad har reduceret de arkæologiske træk.
“kolonitype” landsbynavne (landsbyer opkaldt efter byer andre steder i Egypten og steder uden for Egypten) viser, at meget jord blev bragt i dyrkning i Faiyum i den græske og romerske periode.
ifølge Encyclopedia Britannica ellevte udgave blev der i 1910 dyrket over 1.000 km2 (400 mile2) af Faiyum-Oasen, hvor de vigtigste afgrøder var Korn og bomuld. Afslutningen af den lave dæmning sikrede en fyldigere forsyning af vand, hvilket gjorde det muligt at bringe 20.000 hektar (80 km2) jord, der tidligere ikke var vandet og ubeskattet, under dyrkning i de tre år 1903-1905. Tre afgrøder blev opnået på tyve måneder. Provinsen blev kendt for sine figner og druer af enestående kvalitet. Oliven blev også dyrket. Rose træer var meget talrige, og de fleste af attar af roser i Egypten blev fremstillet i provinsen. Faiyum havde også en fremragende race af får.