现在三明境内最早的县建制是三国吴永安三年（260）析建安县东部地置将乐县，西部地置绥安县，属建安郡。

晋义熙元年（405）改绥安县为绥城县，并于延平县南乡沙源地置沙村县。

隋开皇十三年（593）绥城、将乐并入邵武县（隶江西抚州）。

唐武德四年（621）恢复沙村县建制改称沙县，属建州（今南平大部）；八年（625）从邵武县析出复置将乐、绥城县，隶建州（今南平大部）；贞观三年（629）2县俱废。垂拱四年（688）复从邵武、建安析出原绥城、将乐县地，重置将乐县；开元十三年（725）置黄连县（属建州，二十六年即738年改属汀州）；二十九年（741）置尤溪县（属福州）；天宝元年（742）黄连县改名宁化县（属临汀郡，今龙岩大部）；元和三年（808）将乐县并入邵武、建安县，五年（810）再恢复（属建州）。

五代南唐中兴元年（958）置归化县。宋建隆元年（960）置建宁县，均属建州（今南平大部）；宋朝开始，将乐、泰宁、建宁、光泽、邵武隶属邵武军，元朝时候隶属邵武路，明朝到清朝隶属邵武府。

宋元佑年（1086）归化县改名泰宁县。宋元符元年（1098）置清流县，绍定元年（1228）撤县，元朝至元八年（1271）复置。历属汀州（今龙岩大部）、汀州府（今龙岩大部）、汀漳龙道。明景泰三年（1452）析沙县、尤溪县地置永安县（隶延平府）；明成化六年（1470）析清流、沙县、将乐、宁化县地置归化县（隶汀州（今龙岩大部），后改名为明溪县，民国初属汀漳道。嘉靖十四年（1535）析尤溪、永安、漳平、德化县地置大田县（隶延平府，驻地今天南平市区）。清朝前期开始延平府、邵武府、汀州府、永春州分别属延建邵、汀漳龙、兴泉永道。

民国元年（1912）废府，将乐、沙县、尤溪、永安、泰宁、建宁县属北路道（1914年改建安道），宁化、清流、归化县属西路道（1914年改汀漳道），大田县属南路道（1914年改厦门道）。

1925年废道，各县直属福建省。第二次国内革命战争时期宁化、建宁、泰宁、清流、归化为中央苏区县。

1934年设行政督察区时，沙县、尤溪县属三区，大田县属四区，宁化、清流、明溪、永安县属八区，将乐、建宁、泰宁县属九区。抗日战争时期（1938—1945）福建省省会内迁永安。

1946年设九区（驻永安，辖永安、大田、德化、三元、宁洋、清流、明溪7县）。

1949年6月至1950年2月各县相继解放。尤溪、沙县、将乐、泰宁、建宁县属第二行政督察区（1950年3月改南平专区），三元、明溪、永安、清流、宁化、大田、宁洋、德化8县属第七行政督察区（1950年3月改永安专区，10月德化县划属晋江专区）。

1956年3月撤销永安专区，7月三元、明溪县合并称三明县，隶属南平专区，大田县划归晋江专区，永安、清流、宁化、宁洋县划归龙岩专区（同年撤宁洋县，部分地划归永安县）。

1960年1月撤销清流、宁化县，设清宁县，5月成立省辖三明市。

1961年8月撤销清宁县，恢复清流、宁化县与永安从龙岩专区同划三明市。

1963年4月三明市改县级市，原明溪县属地析出恢复三明县，设三明专区，辖三明市及三明、永安、清流、宁化、大田5县。其中大田县是5月份从晋江专区划入三明专区。

1964年三明县恢复为明溪县。

1970年2月尤溪、沙县、将乐、泰宁、建宁5县从南平专区划入三明专区，同年12月三明专区改名三明地区。

1983年4月撤销三明地区，三明市复为省辖地级市，市区设梅列、三元区。

1984年9月永安撤县建市。

三明位于武夷山脉与戴云山脉之间，地处闽中和闽西北结合部，地理坐标为北纬25°30′～27°07′，东经116°22′～118°39′。东与福州市的闽清、永泰毗连；东南邻泉州的德化、永春；西南接龙岩地区的漳平、连城、长汀；北靠南平地区的邵武、顺昌、南平；西北与江西省的石城、广昌、南丰、黎川交界。全市下辖永安、大田、尤溪、将乐、泰宁、建宁、宁化、明溪、清流、沙县10个县（市）和梅列、三元两区，全境总面积22959平方公里，境域范围东起尤溪县洋中棋盘石，西至宁化县禾口姑岭隘，南自大田县谢洋吉初寨山，北抵泰宁县龙湖游源焦家岭。东西长距230多公里，南北宽距180多公里。由于三明区位特殊的地理环境，境域内建制隶属关系屡有更易，曾历经几度演变而逐渐形成现境。

三国吴永安三年（260年）起，以会稽南部都尉辖地设置建安郡，统辖全省10县。其中，从建安县东部析置的将乐县，西部析置的绥安县，为三明境内最早建立的两个建制县，其辖区含今将乐、泰宁、建宁、宁化、清流、明溪6县范围，疆域东至南平界，西至永城界，南至虔州界，北至昭武（后改称邵武）界。东西广约110公里，南北袤约90公里，全境总面积约1.1万平方公里。

东晋太元四年（379年），析延平县南乡沙源地置沙戍堡。义熙元年（405年），升沙戍堡为沙村县，同时改绥安县为绥城县，将乐县建置如故。此时三明境内已有将乐、绥城、沙村3县，其辖区含今将乐、泰宁、建宁、宁化、清流、明溪、永安、沙县8县范围，疆域东至延平界，西至石城界，南至新罗界，北至邵武界。东西广约170公里，南北袤约140公里，全境总面积约1.73万平方公里。

南朝沿袭东晋建制。隋开皇九年（589年），曾一度废将乐、绥城2县，并入建安县。开皇十二年（592年），又从建安县析出原将乐、绥城2县地，并入邵武县。开皇十六年（596年），废沙村县。至唐武德四年（621年），恢复沙村县，并改名沙县。武德五年（622年），从邵武县析出原绥城、将乐地域亦复置2县，隶建州。贞观三年（629年），废将乐、绥城县，分别并入建安县和邵武县。永徽六年（655年），又复置沙县。垂拱四年（688年），复置将乐县。开元十三年（725年），置黄连县。开元二十九年（741年），置尤溪县。翌年，黄连县更名为宁化县。乾元二年（759年），在原绥城县地分置归化、黄连2镇。元和三年（808年），又废将乐县。2年后再复置将乐县。五代南唐保大四年（946年），改黄连镇为永安场，改归化镇为归化场。中兴元年（958年），升永安场为建宁县，升归化场为归化县。其时，三明境内已正式设置县级建制的有沙县、将乐、宁化、尤溪、建宁、归化6县，其疆域东至福州界，西至石城界，南至汀州界，北至邵武界。东西广约200公里，南北袤约150公里，全境总面积约2万平方公里。

北宋元祐元年（1086年），归化县改名泰宁县。元符元年（1098年），析宁化、长汀县部分地方增设清流县。绍定元年（1228年），废清流县。元至元八年（1271年），又复置清流县。明景泰三年（1452年），析沙县新岭以南地、尤溪县宝山以西地增置永安县。成化七年（1471年），析宁化、清流、沙县、将乐4县部分地方增置归化县。嘉靖十四年（1535年），析尤溪、永安、漳平、德化4县部分地设置大田县。隆庆元年（1567年），析龙岩、永安、大田3县部分地域设置宁洋县。至此，三明境域范围已初具雏形，辖区计有沙县、将乐、宁化、尤溪、建宁、泰宁、清流、永安、归化、大田、宁洋11县，其疆域东至福州界，西至石城界，南至泉州界，北至邵武界。东西广约220公里，南北袤约170公里，全境总面积约2.3万平方公里。

清朝和民国初年，均沿袭明制。

民国22年（1933年），归化县改为明溪县。

民国29年，分别从沙县、永安、明溪3县划出部分地方增置三元县。至此，三明境内各县建置基本定型。只是中华人民共和国成立前期，因各县政区隶属关系曾有所反复而致使境域范围随着不断变化，时扩时缩。直到1970年间，三明全境疆域范围才得以正式确定，至1992年未再变动。