“朝陽”一名始于清代乾隆四十三年（1778年），以境內鳳凰山上的朝陽洞得名。據民國二十年（1931年）《朝陽縣志》記載，因城址東鄰風凰山腳下，山形如青鳳昂首展翅對城似鳴狀，即取《詩經》大雅篇“鳳凰鳴矣，于彼高崗，梧桐生矣，于彼朝陽”之意，引“鳳鳴朝陽”之句而取“朝陽”二字命名。
春秋時期，朝陽地區是山戎、東胡的活動地區。戰國時，北部仍是山戎活動區，南部屬燕國遼西郡。秦、西漢時期，東部屬遼西郡，西部屬右北平郡。東漢時，西部為鮮卑活動區，東部屬遼西郡。三國時，西部屬東部鮮卑，東部屬昌黎郡。西晉時，西部屬鮮卑的宇文部，東部屬昌黎郡。東晉十六國時期，先后屬前燕、前奏、后燕、北燕。前、后燕曾建都龍城（朝陽）。
南北朝時，北魏。東巍、北齊設營州，領昌黎、建德二郡。隋置柳城郡。唐置營州。遼屬中京大定府，置霸州。興宗重熙十年（1041年）升興中府、建州、惠州、榆州、譚州、安德州和川州。金屬北京路大定府，設興中州、利州、川州、建州。元屬大寧路。明洪武二十五年至永樂元年（1392年～1403年）置營州后屯衛、營州右屯衛和營州中屯衛，后均入泰寧衛。清乾隆三年（1738年）在西部設塔子溝廳。乾隆三十九年（1774年）又在東部設置三座塔廳。
乾隆四十三年（1778年）撤銷二廳，分別改為建昌縣和朝陽縣，均屬承德府管轄。光緒三十年（1904年）升朝陽縣為朝陽府。民國二十年（1931年）屬熱河省管轄。民國二十三年（1934年）分屬熱河、錦州省管轄。民國二十九年（1940）建昌縣與喀左合并，置喀喇沁左翼公署，歸熱河省管轄;朝陽縣改為吐默特右旗，建平縣并為喀喇沁右旗，北票縣劃為吐默特申旗，屬錦州省管轄。
1945年九月境內相繼解放，歸熱河省管轄。1946年一度被國民黨占領。1947年秋，全境第二次解放，仍屬熱河省。1956年劃歸遼寧省。1958年以朝陽縣城區設立朝陽市。原錦州專區所屬朝陽、建平（駐建平鎮）、北票、建昌、凌源等5縣和喀喇沁左翼蒙古族自治縣（駐大城子鎮）交由朝陽市領導。1959年建平縣駐地由建平鎮遷葉柏壽鎮。1964年撤銷朝陽市，并入朝陽縣。設立朝陽專區，專署駐朝陽縣。原朝陽市所屬朝陽、建平（駐葉柏壽鎮）、北票、凌源、建昌5縣和喀喇沁左翼蒙古族自治縣（駐大城子鎮）劃歸朝陽專區。轄5縣、1自治縣。
1970年朝陽專區改稱朝陽地區。1979年8月30日，國務院批準復設朝陽市（1980年6月正式成立），以朝陽縣的朝陽鎮，城郊公社，七道泉子公社的南七道泉子大隊、北七道泉子大隊、上河首大隊、下河首大隊、公皋大隊、水泉大隊、芹菜溝大隊7個大隊，邊杖子公社的鐵匠爐大隊、大西山生產隊，西大營子公社的半拉山子大隊、哨口大隊，凌北公社的新荒地生產隊為朝陽市的行政區域。朝陽市由朝陽地區領導。地區駐朝陽市，轄1市、5縣、1自治縣。
朝陽地區面積22900平方千米。人口3465488人。轄朝陽市（縣級市）、朝陽縣、建平縣、喀喇沁左翼蒙古族自治縣、建昌縣、北票縣等一市六縣。分轄31個街道、6個鎮、185個公社。地區行政公署駐朝陽市。
1984年6月30日經國務院批準（國函[1984]104號）：（1）朝陽市升為省轄市，設立雙塔、龍城兩個區。以原朝陽市的行政區域（除七道泉子鄉外）設立雙塔區。將朝陽縣的長寶營子、西大營子、他拉皋、邊杖子四個鄉劃歸朝陽市，和原朝陽市七道泉子鄉合并設立龍城區。（2）撤銷朝陽地區，將朝陽、北票、建平、建昌、凌源5縣和喀爾沁蒙古族自治縣劃歸朝陽市管轄。
1985年1月17日，國務院批準撤銷北票縣設立北票市（縣級）。1989年6月12日，國務院批準將朝陽市的建昌縣劃歸錦西市管轄。1991年12月21日，民政部批準（民行批[1991]93號）撤銷凌源縣，設立凌源市。
1993年1月至3月，朝陽市政府批準對龍城區、雙塔區及朝陽縣的部分鄉鎮進行重新調整：將龍城區的他拉皋鄉、長寶營子鄉劃入雙塔區管轄；將龍城區西大營子鎮的郭家、波赤、東山、拉拉屯四個村劃入朝陽縣管轄；同時將朝陽縣的召都巴鎮、雙塔區沈承路以西（包括龍城區人民政府所在地）以及新華街道劃入龍城區管轄；將雙塔區孟克鄉的東三家村、八里堡鄉的吳家洼村劃歸龍城區七道泉子鎮管轄。
1996年，朝陽市面積19758.3平方千米，人口約326.2萬人（《中國政區大典》數據），轄朝陽、建平2縣，喀喇沁左翼蒙古族自治縣和雙塔、龍城2區，代管北票、凌源2市。市政府駐朝陽大街。
2000年第五次人口普查，朝陽市常住總人口3194828人。其中：雙塔區321413人、龍城區153625人、朝陽縣584959人、建平縣543405人、喀喇沁左翼自治縣397469人、北票市573836人、凌源市620121人。
2002年6月，總面積19730.5平方千米，總人口約324.46萬人，轄2個市轄區、2個縣、1個自治縣，代管2個縣級市，共有26個街道、61個鎮、74個鄉（其中3個民族鄉），166個社區、1684個行政村，市政府駐朝陽大街三段7號。
2006年4月11日，《國務院關于同意遼寧省調整朝陽市部分行政區劃的批復》（國函[2006]9號）：一、同意將北票市桃花吐鎮、朝陽縣孫家灣鄉和柳城鎮四家子村劃歸朝陽市雙塔區管轄。二、將朝陽市雙塔區站南街道八里堡村、朝陽縣大平房鎮和聯合鄉劃歸朝陽市龍城區管轄。
2010年第六次人口普查，朝陽市常住總人口3044641人，其中：雙塔區414085人，龍城區211102人，朝陽縣486774人，建平縣505437人，喀喇沁左翼蒙古族自治縣360419人，北票市496164人，凌源市570660人。