双流区隶属于四川省成都市管辖，不属于任何一个区。
1976年，仁寿县籍田区（籍田乡、红武乡、沿溪乡、煎茶乡、新秦乡、回水乡、红花乡、刘公乡、大林乡、玉皇乡、三合乡）划入双流。同年，双流由温江地区划归成都市管辖，面积为1102.98平方公里，形成今双流行政区域。2010年11月16日，《四川省成都天府新区总体规划（2010-2013）》正式获得省政府批准，标志着天府新区正式成立。其中成都片区内，双流县除九江、金桥、彭镇、黄水外其余镇（街道）全处于天府新区规划范围。2015年12月3日和12月15日，国务院、四川省人民政府相继批复同意撤销双流县，设立成都市双流区，以原双流县的行政区域为双流区的行政区域，双流区人民政府驻东升街道顺城街1号。2016年1月18日，双流区正式挂牌成立。同年3月1日起，双流县各级机构整体更名。
2017年3月3日，成都正式获批建立国家级临空经济示范区。示范区位于成都市双流区，规划范围以成都双流国际机场为中心，北至成双大道、牧华路，南至大件路外绕线，东至剑南大道、西航港大道，西至环港路、胜利区域，包括成都双流国际机场、成都高新综合保税区双流园区、成都空港保税物流中心（B型）、成都国际航空枢纽综合功能区等区域，涉及东升、黄甲、公兴、胜利、西航港、协和等镇、街道。规划管理面积100.4平方公里，其中机场控制区面积11平方公里。示范区周边双流区域为协同发展区，与示范区同步规划、同步发展。
双流区位于成都市西南郊。东连龙泉驿区和简阳市，南接眉山市仁寿县和彭山区，西邻新津区和崇州市，北靠温江区、青羊区、武侯区及锦江区。区政府驻东升街道。
新双流区实际辖区东连成都天府新区直管区，南接新津区和眉山市彭山区，西邻崇州市，北靠温江区、青羊区、武侯区、高新区。全区实际管辖面积466平方公里。双流区人民政府驻东升街道，距成都市中心10公里。
双流区地处成都平原东南边缘，位于龙泉山脉中段西侧。地貌有低山、丘陵、平原、台地。最高点为三星镇云崖村，海拔988.1米，最低点为黄龙溪镇皇坟村四组（原陈新村大河滩），海拔423米，地形最大相对高差565.1米。
双流区属四川盆地中亚热带季风湿润气候区。由于东亚大陆冬夏季风交替明显和受青藏高原东麓特殊地形的影响，以及四川盆地北面秦岭山脉的屏障作用，所以形成了全年皆温和，无酷暑严寒，常年降水丰富，光热水集中，春夏日照足，秋冬云雾多，四季分明，无霜期长的气候特点。