Des prospections archéologiques ont permis de déceler à Vouneuil-sous-Biard des traces d´occupation dès le Néolithique, puis de l´Age du fer et du bronze aux Cassons et de l´Age du fer à la Croix-Brault. De l´époque Gallo-romaine ont été trouvées des traces de voie au Plaidieu et au Chiron-Gris, d´acqueduc, de villae (aux Cassons, au Grand-Mazais et dans le bourg sur le site du prieuré) et une autre construction à la Sauvagerie. D´autres éléments, d´époque indéterminée, sont des enclos (les Nesdes, Les Hauts-Roussils, Les Grands-Ormeaux) et des sépultures (le Chiron-Gris ou dans le bourg).
Au Moyen Age le bourg, Pouzioux et la Cadoue sont habités. Précharaud est mentionné pour la première fois en 1483 et la Jarrie en 1576. Divers logis nobles et métairies apparaissent : la Bouralière, Bernagout, Boivre, Beaulieu, Beaurepaire, Beauvoir, la Droitière, la Gannerie, le Linot, la Maison-Neuve, le Grand et le Petit Mazais, la Menuiserie, la Pinterie, la Roche, la Sablonnière. La plupart des lieux-dit actuels sont déjà mentionnés au 18e siècle sur la carte de Cassini.
Avant 1790, Vouneuil-sous-Biard faisait partie de la généralité, de l´élection, de la sénéchaussée et du diocèse de Poitiers et de l´archiprêtré de Sanxay. Les terres dépendaient de l´abbaye de Fontaine-Le-Comte ou de divers établissements religieux de Poitiers, et de l´abbaye du Pin à Béruges pour Boivre. En 1759, la commune comptait 125 feux et en 1790 130 feux et 613 habitants. La forêt s´étend alors sur toute la partie centrale, de part et d´autre de la vallée de la Boivre, comme encore de nos jours, et l´activité est essentiellement agricole : prairies, céréales et vigne.
Au début du 19e siècle, quelques nouveaux lieux-dits apparaissent, ils sont repérables sur le plan cadastral de 1831. Ce sont les Trois-Thuets, la Cassette, la Borderie-Neuve, la Marchande, la Ribalière, les Bournalières et la Sigallerie. Par la suite, entre 1831 et 1883, s´ajoutent les Rataudes, le Lac-de-Maisonneuve et le Lac-de-Bernagout. Depuis, quelques fermes isolées ont totalement disparu : les Trois-Thuets au sud, la Jacerie à l´ouest, la Borderie-Neuve, la Martinière et la Marchande au centre.
En 1819, les deux communes de Vouneuil-sous-Biard et Biard décident d'avoir en commun un garde champêtre. A cette époque, à l'initiative de l'évêque de Poitiers, le territoire de la cure de Vouneuil englobe celui de Biard et le gouvernement de la Restauration réunit les deux communes par ordonnance du 10 novembre 1819. Le conseil municipal est alors constitué de 8 habitants de Vouneuil et de 3 de Biard. Mais l´entente est difficile et avec l´essor donné par l'établissement de la filature, Biard pourra reprendre son indépendance le 14 avril 1847.
La ligne de tramway à vapeur de Poitiers à Lavausseau, mise en service en décembre 1921, passait près de la Cassette puis remontait pour longer la route départementale 6 (où se trouve encore l´ancienne gare transformée en logement) et traverser la commune en son milieu. Peu rentable, cette desserte fut supprimée dès 1932.
La partie centrale de la commune, au nord de la route D. 6, fut d´abord utilisée comme terrain d´entrainement militaire avant de devenir champ de tir permanent à partir de 1878, lequel se prolonge à l´est sur Biard et à l´ouest sur Quinçay. Cette configuration a entraîné une rupture entre les deux parties nord et sud de la commune qui se dotèrent chacune des équipements publics et religieux nécessaires aux habitants. En 1924, l´électricité fut installée. Par un arrêté préfectoral du 7 mars 1973, la commune est autorisée à exploiter les carrières du lieu-dit "Les Petits Roussils", exploitation reprise plus tard par la société Sacer Atlantique et qui a pris fin le 30 mai 2005.
A partir des années 1970, et avec une forte accélération ces dernières années, l´habitat se développe et des zones artisanales et commerciales s´installent en divers points du territoire communal, en particulier au sud du village, entre Précharaud et Poitiers, autour de Pouzioux et la Jarrie et à la Cadoue. La population est passée de 850 habitants en 1948, à 2032 en 1975 et 4231 en 2000. Depuis 1997 la commune fait partie de la Communauté d´Agglomération de Poitiers.