toen de Middellandse Zee een hete droge hol was aan het einde van de Messiniaanse Zoutcrisis in het late Mioceen, was Faiyum een droge hol, en de Nijl stroomde er langs op de bodem van een canyon (die 2400 meter diep was of meer waar Caïro nu is). Nadat de Middellandse Zee aan het einde van het Mioceen weer terugstroomde, werd de nijlkloof een arm van de zee die verder landinwaarts kwam dan Aswan. In de loop van de geologische tijd vulde die zeearm zich geleidelijk met slib en werd de Nijlvallei.
uiteindelijk verzandde de nijlvalleibedding hoog genoeg om de Nijl periodiek in de Faiyum Hollow te laten overlopen en er een meer in te maken. Het meer is voor het eerst geregistreerd vanaf ongeveer 3000 v.Chr., rond de tijd van Menes (Narmer). Echter, voor het grootste deel zou het alleen worden gevuld met hoogwater. Het meer werd begrensd door neolithische nederzettingen, en de stad Crocodilopolis groeide op in het zuiden, waar de hogere grond creëerde een heuvelrug.In 2300 v.Chr. werd de waterweg van de Nijl naar het natuurlijke meer verbreed en verdiept tot een kanaal dat nu bekend staat als de Bahr Yussef. Dit kanaal kwam in het meer terecht. Dit was bedoeld om drie doelen te dienen: het beheersen van de overstroming van de Nijl, het regelen van het waterpeil van de Nijl tijdens droge seizoenen, en dienen het omliggende gebied met irrigatie. Er is bewijs van oude Egyptische farao ‘ s van de twaalfde dynastie die het natuurlijke meer van Faiyum als reservoir gebruiken om overschotten van water voor gebruik tijdens de droge periodes op te slaan. De immense waterwerken ondernomen door de oude Egyptische farao ‘ s van de twaalfde dynastie om het meer te transformeren in een enorm waterreservoir gaf de indruk dat het meer zelf een kunstmatige opgraving was, zoals gemeld door klassieke geografen en reizigers. Het meer werd uiteindelijk verlaten omdat de dichtstbijzijnde tak van de Nijl in omvang afnam vanaf 230 v.Chr.
Faiyum stond bij de oude Egyptenaren bekend als De eenentwintigste naam van Opper-Egypte, Atef-Pehu (“Noordelijke Sycamore”). In de Oud-Egyptische tijd was de hoofdstad Sh-d-y-t (meestal geschreven als “Shedyt”), genoemd door de Grieken Crocodilopolis, en opnieuw opgericht door Ptolemaeus II als Arsinoë.Deze regio heeft het vroegste bewijs voor landbouw in Egypte, en was een centrum van koninklijke piramide en grafbouw in de twaalfde dynastie van het Middenrijk, en opnieuw tijdens de heerschappij van de Ptolemaeïsche dynastie. Faiyum werd een van de broodmandjes van de Romeinse wereld.Gedurende de eerste drie eeuwen na Christus balsemden de inwoners van Faiyum en elders in Romeins Egypte niet alleen hun doden, maar plaatsten ze ook een portret van de overledene op het gezicht van de mummiewindsels, lijkwade of kist. De Egyptenaren zetten hun praktijk voort om hun doden te begraven, ondanks de Romeinse voorkeur voor crematie. Deze Faiyum-portretten, bewaard door de droge woestijn, vormen het rijkste portrettenbestand dat uit de oudheid is bewaard. Ze bieden ons een venster op een opmerkelijke samenleving van volkeren van gemengde afkomst—Egyptenaren, Grieken, Romeinen, Syriërs, Libiërs en anderen—die 2000 jaar geleden in Faiyum floreerde. De Faiyum portretten werden op hout geschilderd in een gepigmenteerde wastechniek genaamd encaustic.Aan het einde van het 1e millennium na Christus kromp het akkerland en werden de nederzettingen rond de rand van het bekken verlaten. Deze sites omvatten enkele van de best bewaarde uit het laat-Romeinse Rijk, met name Karanis, en uit de Byzantijnse en vroege Arabische periode, hoewel recente herontwikkeling de archeologische kenmerken sterk heeft verminderd.
“Koloniaal-type” dorpsnamen (dorpen genoemd naar steden elders in Egypte en plaatsen buiten Egypte) laten zien dat veel land in het Faiyum in de Griekse en Romeinse periode in cultuur werd gebracht.Volgens de elfde editie van de Encyclopædia Britannica werd in 1910 meer dan 1.000 km2 (400 mijl2) van de Faiyum oase verbouwd, met als belangrijkste gewassen granen en katoen. De voltooiing van de Aswan Low Dam zorgde voor een vollere toevoer van water, waardoor 20.000 acres (80 km2) land, voorheen ongeirrigeerd en onbelast, in de drie jaar 1903-1905 in cultuur kon worden gebracht. Drie gewassen werden verkregen in twintig maanden. De provincie stond bekend om zijn vijgen en druiven van uitzonderlijke kwaliteit. Er werden ook olijven verbouwd. Rozenbomen waren zeer talrijk, en de meeste van de attar van rozen van Egypte werd vervaardigd in de provincie. Faiyum bezat ook een uitstekend schapenras.