“蒙自”，一說以縣西壩子邊緣目則山而得名，漢語訛為蒙自。一說目則為昧則目音轉，系蠻語，意為山竹。一說系苗語“苗族之家”之意。

西漢元封二年（公元前109），置賁古縣，屬益州郡所轄24縣之一。東漢屬益州益州郡賁古縣，三國蜀漢屬益州興古郡賁古縣，兩晉至南朝梁屬寧州興古郡賁古縣。北朝周屬南寧州。隋屬南寧州總管府。唐初屬劍南道戎州，唐南詔國屬通海都督府轄地，宋大理國屬秀山郡目則。元憲宗七年（1257）置蒙自千戶，屬阿僰萬戶；至元十三年（1276）改置蒙自縣，隸屬臨安廣西元江宣慰司臨安路。明為蒙自縣，隸屬臨安府。

清初沿明制，為蒙自縣，隸屬臨安府。雍正八年（1730）7月，臨安府屬迤東道；乾隆三十一年（1766）10月，臨安府屬迤南道；光緒十三年（1887）10月，臨安府屬臨安開廣道。民國初年屬蒙自道，為道尹駐地。民國18年（1929），廢道后直屬云南省。民國31年（1942），屬云南省第三行政督察區（駐建水縣）。民國37年（1948），屬云南省第五行政督察區（駐建水縣）。

1950年1月16日，蒙自解放，蒙自縣人民政府隸蒙自專區，為專區駐地。1957年11月18日，蒙自專區與紅河哈尼族自治區（駐地在今元陽縣）合并成立紅河哈尼族彝族自治州，州府駐蒙自。1958年7月，紅河州人民委員會由蒙自縣遷往個舊市。1958年10月20日國務院全體會議第81次會議決定：撤銷蒙自縣，將原蒙自縣全部地區劃歸個舊市。1960年9月13日國務院全體會議第103次會議通過：恢復原并入個舊市并撤銷的蒙自縣建制，其行政區域仍照原撤并前不變，蒙自縣由個舊市領導。同年，開遠縣草壩公社劃歸蒙自縣。

1961年2月14日，國務院批復：將原由個舊領導的蒙自縣劃歸紅河哈尼族彝族自治州直接領導。2001年，州級行政機關搬遷蒙自奠基儀式在開發區舉行。2003年1月29日，國務院（國函[2003]12號）批復：將紅河州政府駐地由個舊市遷至蒙自縣；11月18日，州級機關正式遷至蒙自辦公。2010年9月10日，《民政部關于同意云南省撤銷蒙自縣設立蒙自市的批復》（民函[2010]219號）：經國務院批準，同意撤銷蒙自縣，設立縣級蒙自市，以原蒙自縣的行政區域為蒙自市的行政區域，市人民政府駐地文瀾鎮；11月16日正式實施；蒙自城區面積27.3平方千米，人口21萬人。

1996年，蒙自縣面積2228平方千米，人口約29.6萬人，其中漢族占42.8%，彝族占30.3%，苗族占14.1%。轄5個鎮、9個鄉：文瀾鎮、新安所鎮、芷村鎮、雨過鋪鎮、草壩鎮、西北勒鄉、鳴鷲苗族鄉、老寨苗族鄉、十里鋪鄉、多法勒壯族鄉、紅寨鄉、冷泉鄉、期路白苗族鄉、水田鄉。縣政府駐文瀾鎮。

2000年第五次人口普查，蒙自縣常住總人口總人口340051人，其中：文瀾鎮74587人，草壩鎮36437人，雨過鋪鎮22116人，新安所鎮34719人，芷村鎮32990人，多法勒壯族鄉25046人，期路白苗族鄉15679人，老寨苗族鄉11155人，鳴鷲苗族鄉16843人，十里鋪鄉18707人，紅寨鄉16305人，冷泉鄉20488人，水田鄉6424人，西北勒鄉8555人。

？年，多法勒壯族鄉、紅寨鄉、十里鋪鄉、冷泉鄉、鳴鷲苗族鄉撤鄉設鎮。2001年，全縣轄10個鎮、4個鄉（其中2個民族鄉）：文瀾鎮、草壩鎮、雨過鋪鎮、新安所鎮、芷村鎮、鳴鷲鎮、冷泉鎮、十里鋪鎮、紅寨鎮壓多法勒鎮、水田鄉、西北勒鄉、期路白苗族鄉、老寨苗族鄉。

2003年4月25日，省政府（云政復[2003]33號）批準同意蒙自縣撤銷文瀾鎮、紅寨鎮、十里鋪鎮、多法勒鎮，設立文瀾鎮。

2006年，蒙自縣總面積2228平方千米，總人口38.79萬人。轄7個鎮、4個鄉（其中2個民族鄉）：文瀾鎮、草壩鎮、雨過鋪鎮、新安所鎮、芷村鎮、鳴鷲苗族鎮、冷泉鎮、期路白苗族鄉、老寨苗族鄉、水田鄉、西北勒鄉。共有13個居委會、83個行政村。縣政府駐文瀾鎮。

2010年第六次人口普查，蒙自縣常住總人口417156人，其中：文瀾鎮185130人，草壩鎮37696人，雨過鋪鎮24803人，新安所鎮43808人，芷村鎮39420人，鳴鷲鎮19330人，冷泉鎮20556人，期路白苗族鄉15319人，老寨苗族鄉15479人，水田鄉5486人，西北勒鄉10129人。

2014年，草壩鎮、新安所鎮被列為全國重點鎮。