兰溪境内发现多处旧石器时代的遗址和石器来，表明早在七千多年前，就有祖先在兰溪这块土地上生息。

自夏至周，兰溪都在越地，春秋时属越国，战国时属楚国。秦实行郡县制，兰溪地属会稽郡之乌伤县，西汉因之。

东汉初平三年（192），分乌伤县西南置长山县，兰溪地属长山县。

三国吴在此设三河戊，吴宝鼎元年（266），于长山设置东阳郡，兰溪属东阳郡长山县。

隋开皇十八年（598），改长山为金华县，兰溪属金华县。

唐咸亨五年（公元674年）建兰溪县，元元贞元年（公元1295年）升为兰溪州。

大历十三年（778）升为紧县。

宋熙宁六年（1073）升为望县。

元元贞元年（1295）升为属州（不辖县的州），仍属婺州。

明洪武三年（1370）复为县，属金华府。清因之。

民国元年（1912）兰溪定为一等县。

民国3年（1914）废府设金华道，辖金、衢、严3府19县，道尹驻兰溪。5年（1916）移驻衢县。

民国22年（1933）9月置兰溪实验县。

民国23年（1934）8月设兰溪区行政督察专员公署，辖金华府8县及建德、桐庐、分水共11县。

民国26年（1937）撤实验县复为普通县，兰溪区改称第四专区，驻地迁金华。

1949年兰溪解放，建立人民政权。

1949年11月划城区置兰溪市（县级，浙江唯一一个），翌年又撤市并入县，并改兰豀为兰溪。

1985年5月15日国务院批准撤兰溪县建兰溪市（县级），兰溪是浙江省第一个县级市。