Lorsque la mer Méditerranée était un creux sec et chaud vers la fin de la crise de salinité messinienne à la fin du Miocène, Faiyum était un creux sec, et le Nil coulait au fond d’un canyon (qui était à 8 000 pieds (2 400 m) de profondeur ou plus là où se trouve aujourd’hui le Caire). Après que la Méditerranée a reflué à la fin du Miocène, le canyon du Nil est devenu un bras de mer atteignant l’intérieur des terres plus loin qu’Assouan. Au fil des temps géologiques, ce bras de mer s’est progressivement rempli de limon et est devenu la vallée du Nil.
Finalement, le lit de la vallée du Nil s’est envasé suffisamment haut pour laisser le Nil déborder périodiquement dans le creux de Faiyum et y faire un lac. Le lac est enregistré pour la première fois à partir d’environ 3000 avant JC, à l’époque de Ménès (Narmer). Cependant, pour la plupart, il ne serait rempli que d’eaux de forte crue. Le lac était bordé de colonies néolithiques, et la ville de Crocodilopolis a grandi au sud où le terrain plus élevé a créé une crête.
En 2300 avant JC, la voie navigable du Nil au lac naturel a été élargie et approfondie pour former un canal qui est maintenant connu sous le nom de Bahr Yussef. Ce canal alimentait le lac. Cela devait servir trois objectifs: contrôler l’inondation du Nil, réguler le niveau de l’eau du Nil pendant les saisons sèches et irriguer les environs. Il existe des preuves d’anciens pharaons égyptiens de la douzième dynastie utilisant le lac naturel de Faiyum comme réservoir pour stocker les excédents d’eau pour une utilisation pendant les périodes sèches. Les immenses travaux d’aqueduc entrepris par les anciens pharaons égyptiens de la douzième dynastie pour transformer le lac en un immense réservoir d’eau donnaient l’impression que le lac lui-même était une excavation artificielle, comme le rapportent les géographes et les voyageurs classiques. Le lac a finalement été abandonné en raison de la diminution de la taille de la branche la plus proche du Nil à partir de 230 avant JC.
Faiyum était connu des anciens Égyptiens comme le vingt et unième nome de Haute-Égypte, Atef-Pehu (« Sycomore du Nord »). Dans l’Égypte antique, sa capitale était Sh-d-y-t (généralement écrit « Shedyt »), appelée par les Grecs Crocodilopolis, et refondée par Ptolémée II sous le nom d’Arsinoé.
Cette région possède les premières preuves de l’agriculture en Égypte et a été un centre de construction de pyramides royales et de tombes sous la Douzième dynastie du Moyen Empire, puis sous le règne de la dynastie ptolémaïque. Faiyum est devenu l’une des corbeilles à pain du monde romain.
Pendant les trois premiers siècles de notre ère, les habitants de Faiyum et d’ailleurs en Égypte romaine non seulement embaumaient leurs morts, mais plaçaient également un portrait du défunt sur le visage des emballages de momies, du linceul ou de l’étui. Les Égyptiens ont continué leur pratique d’enterrer leurs morts, malgré la préférence romaine pour la crémation. Préservés par l’environnement désertique sec, ces portraits de Faiyoum constituent le corps de portrait le plus riche à avoir survécu de l’antiquité. Ils nous offrent une fenêtre sur une société remarquable de peuples d’origines mixtes – Égyptiens, Grecs, Romains, Syriens, Libyens et autres — qui a prospéré il y a 2 000 ans à Faiyum. Les portraits de Faiyum ont été peints sur bois selon une technique de cire pigmentée appelée encaustique.
À la fin du 1er millénaire après JC, la zone arable a diminué et les colonies autour du bord du bassin ont été abandonnées. Ces sites comprennent certains des mieux conservés de la fin de l’Empire romain, notamment Karanis, et des périodes byzantine et arabe du début du, bien que le réaménagement récent ait considérablement réduit les caractéristiques archéologiques.
» Les noms de villages de type colonial (villages nommés d’après des villes ailleurs en Égypte et des endroits en dehors de l’Égypte) montrent qu’une grande partie des terres ont été mises en culture dans le Faiyum aux périodes grecque et romaine.
Selon la Onzième édition de l’Encyclopædia Britannica, en 1910, plus de 1 000 km2 (400 mile2) de l’oasis de Faiyum étaient cultivés, les principales cultures étant les céréales et le coton. L’achèvement du barrage bas d’Assouan a assuré un approvisionnement en eau plus complet, ce qui a permis de mettre en culture 20 000 acres (80 km2) de terres auparavant non irriguées et non taxées au cours des trois années 1903-1905. Trois récoltes ont été obtenues en vingt mois. La province était réputée pour ses figues et ses raisins d’une qualité exceptionnelle. Les olives étaient également cultivées. Les rosiers étaient très nombreux et la plupart des attar de roses d’Égypte étaient fabriqués dans la province. Faiyum possédait également une excellente race de moutons.