เป็น 1 ใน 50 เขตการปกครองของกรุงเทพมหานคร อยู่ในกลุ่มเขตกรุงธนใต้ สภาพพื้นที่โดยทั่วไปเป็นที่ราบลุ่ม สภาพเศรษฐกิจดั้งเดิมขึ้นอยู่กับการเกษตรกรรม แต่ปัจจุบันสภาพพื้นที่เปลี่ยนแปลงไป เนื่องจากชุมชนเมืองขยายตัวจากพื้นที่ชั้นใน มีผู้ย้ายถิ่นเข้ามาอยู่อาศัยและประกอบอาชีพมากขึ้น พื้นที่การเกษตรจึงเริ่มถูกเปลี่ยนแปลงเป็นโรงงานอุตสาหกรรม อาคารพาณิชย์ และหมู่บ้านจัดสรร
ตั้งอยู่บนฝั่งธนบุรี
บริเวณแขวงหนองแขมในอดีตมีสภาพเป็นที่ราบลุ่ม บางแห่งมีน้ำท่วมขังตลอด (หนองน้ำ) และมีต้นแขม (หญ้าขนาดสูงชนิดหนึ่ง) ขึ้นอยู่หนาแน่นเป็นพง ก่อนหน้านั้นเคยมีชื่อเรียกว่า "หนองน้ำแดง" แต่ถูกลืมไปแล้วจนกระทั่งในปี พ.ศ. 2413 พระวินัยธร (คำ) เจ้าอาวาสวัดเชิงเลน ตำบลบางช้าง อำเภอสามพราน เมืองนครปฐม ได้สร้างวัดขึ้นที่ริมหนองน้ำแห่งหนึ่งและตั้งชื่อวัดว่า "วัดหนองแขม"
ตามลักษณะของพื้นที่ ส่วนชาวบ้านก็ได้ขุดบ่อไว้ริมหนองเพื่ออาศัยใช้น้ำจืดและเรียกว่า "บ่อหนองแขม"

ต่อมาบริเวณหนองแขมซึ่งมีคลองภาษีเจริญตัดผ่าน มีความเจริญและมีผู้คนเพิ่มขึ้น ในปี พ.ศ. 2445 พระบาทสมเด็จพระจุลจอมเกล้าเจ้าอยู่หัวโปรดเกล้าฯ ให้จัดตั้ง อำเภอหนองแขม ขึ้นตรงต่อกระทรวงนครบาล เนื่องจากทรงเล็งเห็นว่า พื้นที่บริเวณดังกล่าวน่าจะเป็นศูนย์กลางการพัฒนาในย่านฝั่งตะวันตกของพระนครได้ โดยอำเภอหนองแขมสมัยนั้นแบ่งเขตการปกครองออกเป็น 4 ตำบล ได้แก่ ตำบลหนองแขม ตำบลหนองค้างพลู ตำบลหลักหนึ่ง และตำบลหลักสอง และตั้งที่ว่าการอยู่หน้าโรงจับกัง (บ้านพักคนงาน) ของโรงสีเหลียงเฮงฮวดในปัจจุบัน จนถึงปี พ.ศ. 2452 จึงย้ายไปตั้งริมคลองภาษีเจริญฝั่งเหนือ บริเวณปากคลองมหาศร หมู่ที่ 5 ตำบลหนองแขม

ครั้นในปี พ.ศ. 2472 ทางการได้ลดฐานะอำเภอหนองแขมลงเป็น กิ่งอำเภอหนองแขม ขึ้นกับอำเภอภาษีเจริญ จังหวัดธนบุรี กระทรวงมหาดไทยได้ยกฐานะท้องที่ริมคลองภาษีเจริญ (บางส่วน) ของตำบลหนองแขมขึ้นเป็นสุขาภิบาลหนองแขมในปี พ.ศ. 2499 จนถึงปี พ.ศ. 2501 เมื่อสภาพท้องที่มีความเจริญมากขึ้น จึงมีพระราชกฤษฎีกาให้จัดตั้ง อำเภอหนองแขม ขึ้นอีกครั้ง มีเขตการปกครอง 3 ตำบล เนื่องจากตำบลหลักหนึ่งซึ่งภายหลังเปลี่ยนชื่อเป็นตำบลบางแคนั้น ยังคงอยู่ในการปกครองของอำเภอภาษีเจริญ

จนกระทั่งมีประกาศคณะปฏิวัติให้รวมจังหวัดธนบุรีกับจังหวัดพระนครเข้าด้วยกันเป็นนครหลวงกรุงเทพธนบุรีในปี พ.ศ. 2514 และเปลี่ยนรูปแบบเป็นกรุงเทพมหานครในปี พ.ศ. 2515 โดยยุบเลิกการปกครองท้องถิ่นแบบสุขาภิบาล รวมทั้งเปลี่ยนคำเรียกเขตการปกครองใหม่ อำเภอหนองแขมจึงได้รับการเปลี่ยนแปลงฐานะเป็น เขตหนองแขม และในปี พ.ศ. 2521 ได้ย้ายที่ว่าการเขตจากปากคลองมหาศร มาตั้งที่หมู่ที่ 7 แขวงหนองค้างพลู ซึ่งเป็นที่ตั้งสำนักงานเขตปัจจุบัน

ต่อมาในปี พ.ศ. 2541 กระทรวงมหาดไทยได้แยกแขวงหลักสอง (เฉพาะทางฟากตะวันออกของซอยเพชรเกษม 69 และถนนบางบอน 3) ไปจัดตั้งเป็นเขตบางแค ส่วนพื้นที่แขวงหลักสองเดิม (ที่อยู่ทางฟากตะวันตก) ถูกรวมเป็นส่วนหนึ่งของแขวงหนองค้างพลูและแขวงหนองแขม


หรือ

พ.ศ.2481 ผู้ใหญ่ช้าง นาควัชระ ได้มอบที่ดินตรงปากคลองมหาศร ม.5 ให้เป็นที่ว่าการ อ.หนองแขม
พ.ศ.2481 มีประกาศสำนักนายกรัฐมนตรี โดยมีพระบรมราชโองการโปรดเกล้าฯ โดยยุบ อ.หนองแขมลงเป็นกิ่งอ. ชื่อกิ่งอ.หนองแขม ขึ้นอยู่กับ อ.ภาษีเจริญ จ.ธนบุรี
พ.ศ.2501 ได้มีพระราชกฤษฎีกา ให้ตั้งกิ่งอ.หนองแขมขึ้นเป็น "อ.หนองแขม"
พ.ศ.2514 มีการจัดระเบียบบริหารราชการแผ่นดินใหม่ โดยให้รวม จ.พระนคร และ จ.ธนบุรี เป็นจังหวัดเดียวกัน เรียกว่า " นครหลวงกรุงเทพธนบุรี " หลังจากนั้นมีประกาศคณะปฎิวัติให้เปลี่ยน "นครหลวงกรุงเทพธนบุรี" เป็น "กรุงเทพมหานคร"
พ.ศ.2516 มีพระราชกฤษฎีกาแบ่ง กทม. ออกเป็น 24 เขต อ.หนองแขมจึงเปลี่ยนเป็น เขตหนองแขม
พ.ศ.2521 ได้ย้ายที่ว่าการเขตหนองแขม มาตั้งอยู่ ม.7 แขวงหนองค้างพลู
ปัจจุบัน อาคารสำนักงานเขตหนองแขม ตั้งอยู่ 28 ม.7 ถ.เพชรเกษม แขวงหนองค้างพลู