云龍湖最初只是一個積水洼地，因位于徐州南郊簸箕山下，又因其形狀像簸箕，故而稱簸箕洼。因其東、南、西三個方向均為山區(qū)，夏季洪水暴發(fā)，來自山區(qū)的洪水皆注入此洼，匯集成湖。云龍湖歷史上還曾經(jīng)有過其他幾個名字。北宋時稱爾家川，明代稱蘇伯湖，萬歷年間因湖水經(jīng)常泛濫成災(zāi)，民間作石狗鎮(zhèn)水，所以又稱石狗湖。也有資料記載石溝湖。

據(jù)傳說，蘇軾任徐州知州時，曾計劃引上游丁塘湖和金鐘湖之水灌人此湖，令此湖風(fēng)光與杭州西湖相媲美。當(dāng)年蘇軾曾主持疏浚漢王到爾家川的河道，即今玉帶河。

1959年12月，徐州市人民政府為解決石狗湖常年洪水泛濫，威脅徐州市城市安全的問題，正式啟動石狗湖水庫工程。時任徐州地區(qū)行署副專員的湯海南提出建議，將正在修建的石狗湖水庫更名為云龍湖，市政府采納了他的建議，石狗湖即更名云龍湖。

1960年底，云龍湖北大堤建成，開始攔洪蓄水，集水面積內(nèi)的地面徑流經(jīng)水庫攔截調(diào)蓄，減少了上游山洪對市區(qū)的威脅。

1967年，受文化大革命影響，云龍湖一度更名為紅衛(wèi)湖，但沒隔多久，又恢復(fù)了“云龍湖”這個名字。 云龍湖是一個水利工程，最初功能是攔洪調(diào)蓄水、保障徐州城市安全，同時發(fā)揮灌溉以及奎河沖污作用。云龍湖正常蓄水位高出市區(qū)平均水平面1至2米，與故黃河并稱徐州市人民頭上頂著的“兩個大水缸”，隨時具有傾覆的危險。

為了徹底解決云龍湖的防洪安全問題，市政府又先后多次投入人力和資金對云龍湖進行清淤，修建泄洪閘和加固大堤，這柄高懸在徐州人民頭上的“利劍”最終被拆除。 隨著徐州旅游業(yè)不斷發(fā)展和人民群眾生活水平不斷提高，社會對云龍湖的功能要求也越來越高。利用云龍湖生態(tài)環(huán)境發(fā)展旅游逐漸得到政府和社會的重視。

云龍湖的旅游開發(fā)建設(shè)始于1987年。當(dāng)時徐州有一個青年實業(yè)開發(fā)公司，向市政府有關(guān)部門提出申請，請求以向社會發(fā)行股票的形式募集資金用于開發(fā)云龍湖旅游項目。而此時，徐州市政府從發(fā)展經(jīng)濟的需要出發(fā)，正在醞釀云龍湖的旅游開發(fā)事宜。因此，申請很快得到了市政府有關(guān)部門的批準(zhǔn)。青年實業(yè)開發(fā)公司共募集資金30余萬元，用于投資云龍湖東岸旅游渡假酒店及游船碼頭建設(shè)項目，自此揭開了云龍湖旅游開發(fā)的序幕。 

1998至1999年，利用西湖清淤的淤土堆成生態(tài)島，面積約35畝。1999至2000年，利用“八一”大堤建成濱湖公園，全長4000米、寬140米。2002年至2003年，實施云龍湖東岸顯山露水工程，拆遷黃茅崗村和小金山村，沿湖東路兩側(cè)實施景觀綠化建設(shè)。2004年至2007年，實施小南湖生態(tài)環(huán)境建設(shè)，向南擴展云龍湖湖面0.962平方公里，使云龍湖水面面積達(dá)到6.5平方公里，水域面積達(dá)到了7.5平方公里。

2008年至今，市政府不斷推進生態(tài)文明建設(shè)，持續(xù)加大云龍湖周邊環(huán)境生態(tài)修復(fù)，先后投入200億元實施了“顯山露水”、“退漁還湖”、“拆違建綠”和林相改造等工程，沿湖拆遷面積200多萬平方米，新增綠地和水面150余萬平方米。先后組織云龍山景區(qū)、珠山景區(qū)生態(tài)修復(fù)；實施濱湖公園、云龍山、水族館、湖中路、湖西路和“四合一工程”等生態(tài)觀景環(huán)境建設(shè)和改造項目；新建南湖水街、濱湖新天地、藝術(shù)館、音樂廳等一大批休閑場所；新增婚慶園、金石園、好人園等景點、景觀數(shù)十處，景區(qū)人文價值和環(huán)境品質(zhì)不斷提升。黨和國家領(lǐng)導(dǎo)人多次蒞臨景區(qū)視察工作，稱贊云龍湖是“國內(nèi)最美城中湖”，“不是西湖勝西湖”。

2011年4月，泰國公主詩琳通來訪徐州并游覽云龍湖，留下了“徐州是個令人難忘的城市”的贊語。亞州鐵人三項賽、全國冬泳賽等國際國內(nèi)大型賽事和全國性風(fēng)景湖泊工作研討會、水族館行業(yè)年會、索道年會、蘇軾研究會等行業(yè)大會先后在景區(qū)舉辦，景區(qū)年接待游客600余萬人次，境外游客20余萬人次，促進了景區(qū)知名度、美譽度不斷提升。

如今，云龍湖已成為徐州城市的窗口和對外交往的重要名片。