Au moyen-âge, c’est avant tout des terres agricoles qui couvrent le futur arrondissement. Avec de la vigne côté Belleville et une culture maraîchère plus au sud à Charonne. Cette zone intègre 3 villages : la plus peuplé Charonne, Belleville et Ménilmontant. Le château de Ménilmontant (dit aussi de Saint-Fargeau) occupé pratiquement le quart de l’arrondissement actuel entre la rue de Belleville et la rue du Surmelin : édifié au début du 18ème siècle, il fut divisé et vendu par morceaux jusqu’au milieu du 19ème siècle. Le cimetière de Belleville est créé en 1808 dans l’ancien parc du château.
Au 18ème siècle, la découverte d’une couche gypseuse dans les sous sol (utilisé pour la confection du plâtre) entraîne l’ouverture de nombreuses carrières pour alimentait les projets de construction de la capitale. La mise en place du mur des Fermiers Généraux en 1785 place l’actuel 20ème arrondissement aux portes de Paris ce qui va permettre à ces villages et faubourgs de croître fortement dans une zone libre de taxes. Les guinguettes ouvrent en masse à Charonne et Belleville, les artisans et ouvriers qui quittent Paris pour des raisons économiques y trouvent un point de chute adéquat.
Suite à la fermeture du dernier cimetière à Paris intra-muros en 1780 (interdiction de cimetière en ville), Napoléon Bonaparte décréta en 1804 la construction de nombreux cimetières aux portes de Paris : le cimetière de Montmartre au nord, le cimetière du « Père-Lachaise » à l’Est, le cimetière du Montparnasse au sud et le cimetière de Passy à l’ouest. Dix ans plus tard, le Père-Lachaise abritait seulement 2 000 tombes. Pour redorer l’image du cimetière, on organisa le transfert des dépouilles de Molière et de La Fontaine entre autres. L’effet fut saisissant avec 35 000 tombes en 1830 qui valut au cimetière de nombreux et réguliers agrandissements en passant de 17 hectares à 44 hectares en 1850 et 70 000 tombes.
Pendant ce temps, le village de Charonne voit sa population exploser de 800 en 1822 à 17 000 avant son intégration à Paris en même temps que l’ensemble de l’arrondissement (enceinte de Thiers). Les industries se développent entre 1890 et 1960 : meubles/ébénistes, scieries/entrepôts de bois, alimentaires… Les usines et sièges débarquent : usine métallurgique Schmidt, la manufacture d’inox Létang-Rémy, la fonderie Marlhiou et le siège de la Compagnie des machines Bull. La transformation vers des activités de service (dans le bâtiment en particulier) s’opère à partir de 1950. De multiples pépinières d’entreprises s’implantent dans les années 2000. Par ailleurs, le parc de Belleville est inauguré en 1988.