唐析永康縣西境置武義縣，曾更名武成縣，后復名武義縣，1958年原宣平縣并入，同年武義縣并入永康縣，1961年復置武義縣。

2000年第五次人口普查，武義縣總人口301223人。其中（7個鎮、16個鄉）：武陽鎮83933人，柳城畬族鎮16821人，履坦鎮12822人，桐琴鎮21548人，泉溪鎮18095人，王宅鎮24098人，桃溪鎮14773人，茭道鄉10286人，邵宅鄉14805人，桃溪灘鄉9586人，大田鄉8853人，新宅鄉8148人，宣武鄉5461人，明山鄉2631人，白姆鄉10395人，俞源鄉9341人，坦洪鄉5387人，云華鄉5613人，西聯鄉5643人，新塘鄉1692人，竹客鄉3106人，三港鄉3892人，大溪口鄉4294人。

2001年9月20日，浙政函[2001]191號批復同意武義縣行政區劃調整：撤銷新塘鄉、竹客鄉、云華鄉建制，原新塘鄉、竹客鄉和原云華鄉大部（云溪、白巖頭、荷豐、金川、清湖、皮子源、華塘7村）并入柳城畬族鎮。柳城畬族鎮轄54村、1居，定址豐產村。原云華鄉的上江村、民豐村劃歸桃溪鎮管轄。將桃溪鎮原位于白姆鄉境內的白菓樹腳自然村劃歸白姆鄉沿朱嶺村。桃溪鎮轄27村，駐陶村（原址）。撤銷新宅鄉、宣武鄉、明山鄉建制，合并設立新宅鎮。新宅鎮轄46村，駐新宅村（原新宅鄉址）。撤銷茭道鄉建制，設立茭道鎮。茭道鎮轄12村、1居，定址楊家東瑩社區。撤銷武陽鎮、邵宅鄉、桃溪灘鄉建制，改由武義縣政府直轄并調整設立街道辦事處。調整后，武義縣轄柳城畬族、履坦、桐琴、泉溪、新宅、王宅、桃溪、茭道8個鎮，大田、白姆、俞源、坦洪、西聯、三港、大溪口7個鄉，縣域中心設若干街道辦事處。　9月24日，金政[2001]104號通知同意武義縣設立白洋、壺山、熟溪3個街道辦事處：（1）白洋街道辦事處：管理原武陽鎮東北部及原邵宅鄉的4社區、48村，駐縣經濟開發區。（2）壺山街道辦事處：管理原武陽鎮西北部及原桃溪灘鄉的5社區、27村，駐星光社區。（3）熟溪街道辦事處：管理原武陽鎮中、南部的3社區、37村，駐雙路新村。

2002年，武義縣轄3個街道、8個鎮、7個鄉：白洋街道、壺山街道、熟溪街道、履坦鎮、桐琴鎮、泉溪鎮、王宅鎮、桃溪鎮、柳城畬族鎮、新宅鎮、茭道鎮、大田鄉、白姆鄉、坦洪鄉、西聯鄉、三港鄉、大溪口鄉、俞源鄉，共有14個社區、1個居民區、544個行政村。

2004年末，武義縣轄3個街道、8個鎮、7個鄉，14個社區、2個居委會、544個行政村，面積1577平方千米，人口密度208人/平方千米。

2012年末，全縣總面積1568平方千米，總人口33.90萬人。轄3個街道、8個鎮、7個鄉：白洋街道、壺山街道、熟溪街道、柳城畬族鎮、履坦鎮、桐琴鎮、泉溪鎮、新宅鎮、王宅鎮、桃溪鎮、茭道鎮、大田鄉、白姆鄉、俞源鄉、坦洪鄉、西聯鄉、三港鄉、大溪口鄉。縣政府駐壺山街道壺山下街128號。