武定在战国及秦时，属滇国。

西汉元封二年（公元前109年）属益州郡。

蜀汉建兴三年（225）年，改益州郡为建宁郡。

西晋泰始六年（270年）属宁州建宁郡。

南北朝时，分属晋宁郡和建宁郡。

隋朝为南宁州总管府昆州辖地。

唐初属南宁州总管府地。唐贞观六年（632年），属戎州都督府。

武定在宋朝以前没有设制，公元1174年始，这里的彝族先民罗婺部落逐渐兴起，并做了统治。在云南大理国时，罗婺部扩大了势力和地盘，为东爨乌蛮三十七部之罗婺部，称雄一时。

元宪宗四年（公元1255年），统治武定、禄劝一带的罗婺部落归顺元朝，于公元1257年被授罗婺万户侯，辖禄劝、元谋、武定和四川会理一部分地区。元宪宗七年（1257年）为罗婺万户府。公元1271年，罗婺部辖区扩大到贵州西部的普安地区，改称北路，总管府，1276年改设武定路，由罗婺厉裔凤氏土司统治。

明洪武十五年（1382年）为武定军民府。明朝中叶以后，朝廷逐渐改土归流，凤氏土司举兵抗争，成为明朝末年改土归流中举国瞩目的大事而载入明史。公元1567年，明朝廷正式派流官，设立武定府，1770年降武定府为武定直隶州，辖元谋、禄劝二县。隆庆四年（1570年）改土设流为武定府。

清乾隆三十五年（1770年）为武定直隶州。

民国二年（1912年）为武定州，1913年设武定县。

中华人民共和国成立以后，1950年置武定专区；1953年武定专区与楚雄专区合并，改属楚雄专区；1958年楚雄专区改设楚雄彝族自治州，武定县属楚雄彝族自治州辖至今。