când Marea Mediterană era un gol uscat fierbinte aproape de sfârșitul criza salinității Messiniene la sfârșitul Miocenului, Faiyum era un gol uscat, iar Nilul curgea pe lângă el în partea de jos a unui canion (care avea o adâncime de 8.000 de picioare (2.400 m) sau mai mult acolo unde Cairo este astăzi). După ce Marea Mediterană s-a reflodat la sfârșitul Miocenului, Canionul Nilului a devenit un braț al Mării ajungând spre interior mai departe decât Aswan. De-a lungul timpului geologic, brațul mării s-a umplut treptat de nămol și a devenit Valea Nilului.
în cele din urmă patul văii Nilului s-a îngrămădit suficient de sus pentru a lăsa Nilul să se revărseze periodic în golul Faiyum și să facă un lac în el. Lacul este înregistrat pentru prima dată de la aproximativ 3000 Î.HR., în jurul timpului Menes (Narmer). Cu toate acestea, în cea mai mare parte ar fi umplut doar cu ape de inundații mari. Lacul era mărginit de așezări neolitice, iar orașul Crocodilopolis a crescut la sud, unde terenul superior a creat o creastă.
în 2300 î.hr., calea navigabilă de la Nil la lacul natural a fost lărgită și adâncită pentru a face un canal care este acum cunoscut sub numele de Bahr Yussef. Acest canal a intrat în lac. Acest lucru a fost menit să servească trei scopuri: să controleze inundațiile Nilului, să regleze nivelul apei Nilului în timpul anotimpurilor uscate și să servească zona înconjurătoare cu irigații. Există dovezi ale faraonilor egipteni antici din dinastia a XII-a folosind lacul natural Faiyum ca rezervor pentru a stoca surplusurile de apă pentru utilizare în perioadele uscate. Imensele lucrări de apă întreprinse de faraonii egipteni antici din dinastia a XII-a pentru a transforma lacul într-un imens rezervor de apă au dat impresia că lacul în sine a fost o excavare artificială, după cum au raportat geografii și călătorii clasici. Lacul a fost în cele din urmă abandonat din cauza celei mai apropiate ramuri a Nilului care a scăzut din 230 î.hr.
Faiyum era cunoscut de vechii egipteni ca al douăzeci și unu nome al Egiptului de sus, Atef-Pehu („sicomorul de Nord”). În vremurile egiptene antice, capitala sa era Sh-d-y-t (de obicei scris „Shedyt”), numit de greci Crocodilopolis, și refondat de Ptolemeu al II-lea ca Arsinoe.
această regiune are cele mai vechi dovezi pentru agricultură în Egipt și a fost un centru al piramidei regale și al construirii mormintelor în dinastia a XII-a a Regatului Mijlociu și din nou în timpul domniei dinastiei Ptolemeice. Faiyum a devenit unul dintre coșurile de pâine ale lumii romane.
în primele trei secole d.hr., oamenii din Faiyum și din alte părți ale Egiptului Roman nu numai că și-au îmbălsămat morții, dar au plasat și un portret al decedatului pe fața învelișurilor, giulgiului sau carcasei mumiei. Egiptenii și-au continuat practica de a-și îngropa morții, în ciuda preferinței Romane pentru incinerare. Conservate de mediul deșert uscat, aceste portrete Faiyum alcătuiesc cel mai bogat corp de portrete care au supraviețuit din antichitate. Ele ne oferă o fereastră către o societate remarcabilă de popoare de origini mixte-egipteni, greci, romani, sirieni, Libieni și alții—care a înflorit acum 2.000 de ani în Faiyum. Portretele Faiyum au fost pictate pe lemn într-o tehnică de ceară pigmentată numită encaustic.
la sfârșitul mileniului 1 D.hr., zona arabilă s-a micșorat, iar așezările din jurul marginii bazinului au fost abandonate. Aceste situri includ unele dintre cele mai bine conservate din Imperiul Roman târziu, în special Karanis, și din perioadele bizantine și Arabe timpurii, deși recenta reamenajare a redus foarte mult caracteristicile arheologice.
„numele satelor” de tip Colonial „(sate numite după orașe din alte părți ale Egiptului și locuri din afara Egiptului) arată că mult teren a fost adus în cultivare în Faiyum în perioadele grecești și romane.
conform Enciclopediei ediția a unsprezecea a unsprezecea, în 1910 s-au cultivat peste 1.000 km2 (400 mile2) din Faiyum Oasis, principalele culturi fiind cerealele și bumbacul. Finalizarea barajului Aswan Low a asigurat o aprovizionare mai completă cu apă, ceea ce a permis 20.000 de acri (80 km2) de teren, anterior neirigat și neimpozitat, să fie adus în cultivare în cei trei ani 1903-1905. Trei culturi au fost obținute în douăzeci de luni. Provincia a fost remarcată pentru smochinele și strugurii de o calitate excepțională. Au fost cultivate și măsline. Trandafirii erau foarte numeroși, iar cea mai mare parte a attarului Trandafirilor din Egipt a fost fabricată în provincie. Faiyum deținea, de asemenea, o rasă excelentă de oi.