Il toponimo Noventa, presente nelle testimonianze medievali padovane dal 918, sembra richiamare il termine latino Nova o Novale, ovvero terra di recente messa a coltura, proprio per via delle bonifiche effettuate in quell'epoca nelle zone paludose del Brenta.
In origine Noventa era un villaggio rurale soggetto alla vicina Padova e la sua fondazione, probabilmente, risale al periodo in cui queste terre erano abitate dagli Eneti. Dai documenti è accertato che, fino al 1400, il territorio era compreso fra i beni dei canonici della cattedrale di Padova.
Nei secoli XI e XII Noventa fu un porto fluviale 
Nel Settecento Noventa ebbe una fama addirittura europea per la comodità della villeggiatura, che possedeva luogo in ville sfarzose appartenenti alla più esclusiva nobiltà veneziana. Il burchiello era, infatti, un'imbarcazione che consentiva un rapido collegamento tra Padova e Venezia attraverso il Brenta.
In quell'epoca a Noventa prese piede anche una tradizione culturale di alto livello, come riflesso dei centri vicini di Padova e Venezia. In una villa fu ospite lo scrittore e letterato Gasparo Gozzi, che ricorda il suo soggiorno in varie lettere: Melchiorre Cesarotti risedette qui almeno nel 1789.
Nella seconda metà del secolo fu attivo anche un rinomato "Collegio dei Nobili", diretto dall'abate veneziano Giovanbattista Garganego: esso ospitava un laboratorio di fisica sperimentale, che nel 1796 passò al seminario padovano. Fu forse allievo di questa scuola Angelo Agnoletto, teologo e latinista.In un'ordinanza del Regno d'Italia, datata 25 marzo 1807, si prescrive che il Dipartimento del Brenta è suddiviso in Distretti, Cantoni e Comuni, comprendenti una o più località circonvicine.
Noventa, come stabilito in un Decreto di Napoleone del 28 settembre 1810, era aggregata al comune di Padova: tale norma restò pressoché invariata anche sotto la dominazione austriaca.
Nell'Ottocento risiedevano a Noventa Pierluigi Mabil, nella casa Bruzzo, professore di lettere all'Università di Padova e, Giovanni Santini, a Villa Loredan-Gallini ora Saccomani, dove fa costruire per i suoi studi una torretta di osservazione, tuttora visibile a fianco della Villa. Astronomo e matematico, nominato per due volte Rettore dell' Ateneo Patavino negli anni 1825-1847 e per ben ventisette anni mantiene l'incarico di Direttore della Facoltà di Matematica insigne, a cui è stata intitolata la scuola media. Nel periodo in cui fu sindaco, dal 1866 al 1874, Santini istituì la scuola elementare comunale.
La denominazione ufficiale di Noventa Padovana risale al 1867, anno dell'annessione del Veneto al Regno d'Italia che, con il Regio Decreto dell'11 agosto la distinse dagli omonimi comuni di Noventa Vicentina e Noventa di Piave. Il toponimo odierno è comunque conferma dell'antica denominazione in uso nei secoli XVII e XVIII di Noventa sotto Padova.
Secondo un Decreto Napoleonico del 28 settembre 1810 la località di Noventa, appartenente al comune di Padova, contava 895 abitanti. Il 30 aprile 1900, nella relazione della visita del Vescovo di Padova a Noventa, emerge che la popolazione comunale ammontava a 1.973 residenti.
Il paese, attualmente compreso nell'agglomerato urbano di Padova, sta conoscendo negli ultimi dieci anni un massiccio incremento demografico, simile a quello registrato negli anni '60: nel 2000 si contavano 7.971 abitanti, mentre oggi sono 10.831.