秦為長沙郡。漢代長沙為諸侯國的都城。唐代和宋代為潭州長沙郡治，元代為天臨路治，明代改為長沙府治，清康熙三年（公元1664年）為湖南省治，民國十一年（1922年）定為湖南省省會。民國廿二年（1933年）成立長沙市。1949年8月5日長沙和平解放。為湖南省轄市，湖南省人民政府駐地。
1959年原屬湘潭專區的長沙縣劃歸長沙市領導。湘潭專區的望城縣撤銷，并入長沙縣。1977年恢復望城縣（駐高塘嶺），由長沙市領導。1993年1月16日，民政部批準（民行批[1993]6號）撤銷瀏陽縣，設立瀏陽市。1996年2月15日，民政部批準（民行批[1996]20號）長沙縣人民政府駐地由長沙市市區遷至該縣星沙鎮。
1996年4月22日，國務院批準（國函[1996]29號）撤銷長沙市東區、西區、南區、北區、郊區，設立長沙市岳麓區、芙蓉區、天心區、開福區、雨花區。（1）岳麓區轄原西區的麓山路、銀盤嶺、桔子洲、望月村4個街道辦事處，原郊區的岳麓山、望岳2個鄉和望城縣的天頂鄉，區人民政府駐銀盤路89號；（2）芙蓉區轄原東區的韭菜園、府后街、五里牌、瀏正街、文藝路、解放路、都正街、朝陽街、人民路9個街道辦事處，原郊區的馬王堆、東岸2個鄉和火星鎮，區人民政府駐韭菜園路62號；（3）天心區轄原南區的裕南街、金盤嶺、城南路、書院路4個街道辦事處，原西區的坡子街、學院路2個街道辦事處和原郊區的大托鄉，區人民政府駐樟樹園9號；（4）開福區轄原北區的望麓園、伍家嶺、新河、清水塘、北站路、黑石渡、民主東路、上大垅8個街道辦事處，原西區的西長街、如意街、通泰街3個街道辦事處，原郊區的安福鄉和長沙縣的撈刀河鎮及望城縣的霞凝鄉，區人民政府駐蔡鍔北路393號；（5）雨花區轄原南區的左家塘、候家塘、井灣子、圭塘、南大路5個街道辦事處，原郊區的的黎托、洞井、雨花亭3個鄉，區人民政府駐人民路4號。
1996年6月19日，《長沙市人民政府關于調整市轄區行政區劃的通知》： 一、撤銷市轄東區、南區、西區、北區、郊區，設立芙蓉區、天心區、岳麓區、開福區、雨花區。 二、相應調整5個市轄區之間的行政區域范圍。行政區劃調整后，各區的行政區域及四至范圍是： ①芙蓉區：轄原東區韭菜園、府后街、五里牌、瀏正街、文藝路、解放路、都正街、朝陽街、人民路9個街道辦事處，原郊區馬王堆（不含五一、火焰、友誼、高橋4個村）、東岸2個鄉和火星鎮。區人民政府駐韭菜園路62號。行政區域四至范圍：東面以東岸鄉與長沙縣星沙鎮、朗梨鎮鄉界為界；南面以原東區與南區界沿人民路至花橋及瀏陽河為界，與雨花區接壤；西面以黃興路為界；北面以中山路、八一路、迎賓路、湘湖漁場、馬王堆鄉、東岸鄉與綜合農場鄉（場）界為界，與開福區毗鄰。 ②天心區：轄原南區裕南街、金盆嶺、城南路、書院路、南大路和原西區坡子街、學院街7個街道辦事處，原郊區大托鄉和雨花亭鄉的石人、新開、漁場3個村。區人民政府駐勞動路樟樹園9號。行政區域四至范圍：東面以芙蓉路（識字嶺起）至新中路、韶山路、中意路至洞井鄉與大托鄉鄉界為界，與雨花區接壤；南面以大托鄉與長沙縣暮云鎮鄉界為界；西面以湘江主河道中心線為界；北面以人民路（識字嶺起）原東區與南區界至黃興路、五一廣場至沿江大道為界，與芙蓉區、開福區毗鄰。 ③岳麓區：轄原西區麓山南路、銀盆嶺、桔子洲、望月村4個街道辦事處，原郊區岳麓山、望岳2個鄉和望城縣天頂鄉。區人民政府駐銀盆南路89號。行政區域四至范圍：東面以湘江主河道中心線為界；南面以望城縣坪塘鎮、九江鄉與市區縣界為界；西面以望城縣雷鋒鎮、黃金鄉與市區縣界為界；北面以望城縣星城鎮與市區縣界為界。 ④開福區：轄原北區望麓園、伍家嶺、新河、清水塘、北站路、黑石渡、民主東街、上大垅和原西區西長街、如意街、通泰街11個街道辦事處，原郊區福安鄉、長沙縣撈刀河鎮（含原沙坪鄉）、望城縣霞凝鄉。區人民政府駐蔡鍔北路393號。行政區域四至范圍：東面以綜合農場、撈刀河鎮與長沙縣星沙鎮、安沙鎮鄉界為界；南面以五一西路至黃興路、中山路、八一路、迎賓路、綜合農場與湘湖漁場、馬王堆鄉、東岸鄉鄉界為界，與芙蓉區、天心區接壤；西面以湘江主河道中心線為界；北面以霞凝鄉與望城縣丁字鎮、撈刀河鎮與長沙縣北山鄉鄉界為界。 ⑤雨花區：轄原南區左家塘、候家塘、井灣子、圭搪4個街道辦事處，原郊區黎托、洞井、雨花亭3個鄉（不含石人、新開、漁場3個村）和馬王堆鄉的五一、火焰、友誼、高橋4個村。區人民政府駐人民路4號。行政區域四至范圍：東面以黎托鄉與長沙縣聚梨鎮、黃興鎮、跳馬鄉鄉界為界；南面以洞井鄉與長沙縣跳馬鄉、暮云鎮鄉界為界，西面以芙蓉路（識字嶺起）至新中路、韶山路、中意路至洞井鄉與大托鄉鄉界為界，與天心區接壤；北面以人民路（識字嶺起）至花橋及瀏陽河為界，與芙蓉區毗鄰。 三、原郊區管轄的農、林、牧、漁場，分別劃歸各區管轄。芙蓉區轄原郊區湘湖漁場、國營東屯渡農場；天心區轄原郊區畜牧農場、園藝示范繁殖場；岳麓區轄原郊區西湖漁場、岳麓漁場、養鹿場、東方紅農場；開福區轄原郊區國營綜合農場、紅色漁場。
2000年第五次全國人口普查，長沙市總人口6138719人；芙蓉區390074天人，心區396827人，岳麓區409939人，開福區423645人，雨花區502388人，長沙縣774707人，望城縣686349人，寧鄉縣1247218人，瀏陽市1307572人。
2001年10月10日，國務院（國函[2001]131號）批準，將長沙市人民政府駐地由芙蓉區潘正街遷至岳麓區岳麓大道。2005年末，長沙市轄5個市轄區、3個縣，代管1個縣級市；全市共有55個街道、80個鎮、34個鄉。2007年末，全市常住總人口652.92萬人，戶籍總人口637.36萬人。
2008年，湖南省民政廳（湘民行發[2008]3號）批準：將望城縣含浦、坪塘、蓮花3個鎮成建制劃歸岳麓區管轄，3個鎮的行政建制、人口、面積、所轄村（居）委會個數、政府駐地均不變。行政區劃調整后，岳麓區總面積475.02平方千米，總人口56.27萬人，轄10個街道、4個鎮、1個鄉。湖南省民政廳（湘民行發[2008] 8號）批準：將長沙縣?梨鎮韶光社區居委會劃歸芙蓉區東岸鄉管轄。行政區劃調整后，芙蓉區東岸鄉和長沙縣?梨鎮的行政區域面積、人口、所轄社區居委會個數，相應增加和核減0.178平方千米（267.63畝）、0.19萬人、1個社區居委會，人民政府駐地均不變。湖南省民政廳（湘民行發[2008]9號）批準：將望城縣雨敞坪鎮成建制劃歸長沙市岳麓區管轄。行政區劃調整后，岳麓區總面積552.02平方千米，總人口59.72萬人，轄10個街道、5個鎮、1個鄉。
2011年，撤銷望城縣，設立長沙市望城區，以原望城縣行政區域為新設長沙市望城區行政區域。2015年1月14日，長沙市政府下發通知，將長沙縣的暮云街道、南托街道正式劃入長沙市天心區，長沙縣的跳馬鎮正式劃入長沙市雨花區。
2014年末，長沙市共有94個街道、80個鎮、14個鄉。芙蓉區轄13個街道。天心區12個街道。岳麓區16個街道、3個鎮。開福區16個街道、1個鎮。雨花區12個街道。望城區10個街道、10個鎮、1個鄉。長沙縣7個街道、17個鎮。寧鄉縣4個街道、22個鎮、7個鄉。瀏陽市4個街道、27個鎮、6個鄉。
2015年，湖南省民政廳批復同意：將長沙縣跳馬鎮調入到長沙市雨花區（湘民行發[2015]1號）；將長沙縣暮云街道、南托街道調入到長沙市天心區（湘民行發[2015]2號）。調整行政區劃后，雨花區轄12個街道、1個鎮，總面積304.9平方千米，總人口76.47萬人；天心區轄14個街道，總面積141.05平方千米，人口60.46萬人；長沙縣轄5個街道、16個鎮，總面積1749.9平方千米，總人口65.1萬人。