新石器时期，沅陵境内已有先民渔猎、农耕、繁

衍生息。春秋时期属楚巫中地，战国属楚黔中地，秦属黔中郡，故城在县内太常乡窑头村。汉高祖五年（公元前202年）始置沅陵县，属武陵郡。高后元年（前187年）封长沙王子吴阳为沅陵顷侯。新莽时改沅陵县为沅陆县。东汉时，县属荆州武陵郡。三国时，县随武陵郡，先属蜀，后属吴。齐置武陵都尉府于沅陵。陈天嘉元年（公元560年），县改属沅州通宁郡。太建七年（575年），改通宁郡为沅陵郡，治沅陵，县属沅州沅陵郡．隋开皇九年（589年），改置辰州，治沅陵。大业二年（606年），复改辰州为沅陵郡，隶荆州。隋末沅陵郡为梁萧铣所据。

唐武德二年（619年），萧铣部将董景珍以沅陵郡降唐，改为辰州，县属辰州。贞观元年（627年），分天下为10道，县属辰州，隶江南道。开元二十一年（733年）分天下为15道，县属辰州，隶黔中道。天宝元年（742年），改辰州为卢溪郡，县属卢溪郡。乾元元年（758年）改卢溪郡为辰州，县属辰州。后梁开平元年（907年），马殷据湖南，受封楚王，县、州地随属马楚，历后唐、后晋、后汉无变。后周广顺元年（951年），南唐灭马楚，三年县地隶武平军节度使（治武陵），先后为刘言、王进逵、周行逢所据。宋乾德元年（963年），辰、锦、叙等州归顺，立辰州卢溪郡军事，治沅陵，隶荆湖北路。元至元十二年（1275年）五月，宋知辰州吕文兴降元，改辰州为辰州路，治沅陵，属江南湖北道肃政廉访司，隶湖广行中书省。至正二十四年（1364年）吴王朱元璋遣徐达克辰州路，改辰州路为辰州府，治沅陵。明洪武九年（1376年）革元行中书省，置湖广等处承宣布政使司，县属辰州府，隶湖广布政使司。宣德八年（1433年），封辽简王朱植第十七子朱贵谲为沅陵王，传122年无子除。嘉靖十二年（1533年）湖北分守道驻沅陵，历134年。清康熙三年（1664），分设湖南布政使司于长沙，县属辰州府，隶湖南布政使司。雍正八年（1730年），县属辰永靖道，十三年（1735年）改为辰永靖兵备道。乾隆元年（1736年），改称辰沅永靖兵备道，县仍属辰州府，隶辰沅永靖兵备道．直至宣统三年（1911年）封建王朝结束。

中华民国元年（1912年），废沅陵县存辰州府，府仅辖沅陵县地。

民国3年（1914年）裁府恢复沅陵县，属辰沅道。

1922年废辰沅道，县直属湖南省。

1936年7月，设湘西绥靖处于沅陵。辖19县，划为5个行政督察区，县属沅泸辰溆区行政督察专员办事处，治沅陵。

1937年，湘西绥靖处改为湘西绥靖公署。绥靖区增至25县，分置4个督察区，县属第一区行政督察专员公署，治沅陵。

1938年，全省划分9个行政督察区，县属第三区行政督察专员公署，治沅陵。

1939年，县属第四区行政督察专员署。

1941年，全省划分10个行政督察区，县属第九区行政督察专员公署，治沅陵。

1945年，置省府湘西行署于沅陵，辖第八（驻永顺）、第九（驻沅陵）、第十（驻洪江）3个督察区，抗日战争胜利后撤销湘西行署。

1949年9月8日，沅陵县人民政府成立，王振宗任书记，张子祥任县长。

1950年1月1日，湖南省临时人民政府在沅陵设置湘西行政公署，辖沅陵、会同、永顺3个专区，县属沅陵专区。

1952年8月，撤销湘西行政公署及其所辖3个专区，沅陵县改属芷江专区。

1952年12月，芷江专区迁驻黔阳县安江镇，改名黔阳专区，县属黔阳专区。

1968年，黔阳专区改称黔阳地区，1981年，黔阳地区改称怀化地区行政公署，县属怀化地区行政公署，1997年改属怀化市。