1933年，国民党中央颁布《师范学校法》及《师范学校规程》，要求各省划定师范区，每区设置师范学校一所。浙江省教育厅当局“感浙南师资缺乏，教育落后，拟在浙南创办独立学校，已在计划中，因省库支绌，一时未能实现”。是时，温州近代著名爱国爱乡人士黄溯初先生在上海经商，闻讯后即将私立郑楼小学校舍（估价约三万一千九百银元）捐归省有，以创办浙江省立温州师范学校。
1942年，浙江省瑞安师范学校创建。
1943年，浙江省平阳师范学校创建。
1951年，浙江省立温州师范学校更名为浙江省温州师范学校。
1956年，温州师范专科学校创建。
1958年，温州师范专科学校升格为温州师范学院，温州师范学校并入温州师范学院。
1964年，温州师范学院改建温州地区教研函授站。
1971年，温州地区教研函授站改建温州地区五七师范学校。
1971年，温州师范学院、温州地区五七师范学校、温州地区五七师范学校合并组建温州地区师范专科学校。
1974年，温州地区师范专科学校改建温州地区师范学校。
1978年，温州地区师范学校升格为温州师范专科学校。
1984年，温州大学（专科）、温州幼儿师范学校创建。
1987年，温州师范专科学校升格为温州师范学院。
1992年，温州教育学院并入温州师范学院。
1999年，温州大学经济学院和温州大学信息科学与工程学院组建独立学院——温州大学城市学院。
2001年，温州幼儿师范学校、瑞安师范学校、平阳师范学校并入温州师范学院。
2003年，温州师范学院成为硕士学位授予单位，
2004年5月，教育部同意在温州师范学院与温州大学合并的基础上筹建新的温州大学。
2006年，经教育部批准，温州师范学院、温州大学正式合并组建新的温州大学。
2008年，学校在教育部本科教学工作水平评估中获得“优秀”等级。
2012年，根据《温州大学学区制教育管理模式改革方案》，学校专门成立三个学区，将学生思想政治教育和管理服务的部分功能转由学区负责。同年，入选国家级首批“大学生创新创业训练计划”高校。
2016年，入选“浙江省国际化特色高校”建设单位名单；温州大学城市学院独立为温州商学院； 温州大学-浙南科技城激光与光电智能制造研究院、新材料与产业技术研究院揭牌； 意大利分校隆重揭牌。
2017年，荣获广州日报全国应用大学排行榜第一名。并且入围校友会全国非211高校百强榜单。
2017年，温州大学与韩国国立群山大学联合举办创业博士项目。
2018年，新增城镇水污染生态治理技术国家地方联合工程研究中心。 同年，学校被纳入浙江省省级博士立项建设单位。
2019年7月，温州大学与上海工程技术大学、常州大学共同发起成立长三角高水平特色地方高校创新联盟。