三國東吳設桐廬縣，隋廢入錢塘縣，旋復置，1958年分水縣并入桐廬縣。

2000年第五次人口普查，全縣總人口378060人，其中：桐廬鎮88118人、富春江鎮23356人、橫村鎮19601人、方埠鎮20168人、舊縣鎮8475人、窄溪鎮15155人、石阜鎮18334人、鳳川鎮15549人、深澳鎮11223人、分水鎮31929人、瑤琳鎮11691人、印渚鎮18146人、百江鎮12394人、蘆茨鄉2529人、莪山畬族鄉8416人、鐘山鄉13948人、麟鄉?4218人、新臺鄉4327人、洋洲鄉12049人、畢浦鄉12417人、高翔鄉8222人、東輝鄉4655人、怡合鄉4847人、合村鄉4610人、嶺源鄉3683人。2000年末，全縣人口39.56萬人。轄13個鎮、12個鄉，23個居民區、408個行政村。

2001年8月31日，浙政函[2001]175號批復同意桐廬縣部分行政區劃調整：一、撤銷方埠鎮建制，與橫村鎮合并。橫村鎮轄50村、1居，駐徐家埠村。二、撤銷洋洲鄉建制，并入桐廬鎮。桐廬鎮轄55村、12居，駐富春路415號（原址）。2001年末，桐廬縣轄12個鎮、11個鄉，7個社區、14個居民區、408個行政村。2002年末，全縣總面積1780平方千米，人口39.45萬人，轄12個鎮、11個鄉（其中1個民族鄉），21個社區（居民區）、405個行政村。

2003年10月17日，浙江省政府（浙政函[2003]164號）批復同意桐廬縣桐廬鎮政府駐地遷移：桐廬鎮人民政府駐地由富春路415號遷至縣城新區喬林路以西新址。2003年底，桐廬縣轄12個鎮、11個鄉（其中1個民族鄉），7個社區、14個居民區、405個行政村。

2004年4月20日，浙政函[2004]63號批復同意桐廬縣行政區劃調整：（1）撤銷深澳鎮、石阜鎮、窄溪鎮建制，合并設立江南鎮。江南鎮轄48個行政村、1個居民區，鎮政府駐地定址前村村。（2）撤銷印渚鎮、恰合鄉建制，與分水鎮合并。調整后的分水鎮轄61個行政村、1個居民區，鎮政府駐地不變（玉華路199號）。（3）撤銷畢浦鄉、高翔鄉建制，并入瑤琳鎮。調整后的瑤琳鎮轄43個行政村，鎮政府駐地定址皇甫村。（4）撤銷蘆茨鄉建制，并入富春江鎮。調整后的富春江鎮轄28個行政村、9個居民區，鎮政府駐地不變（七里瀧街139號）。（5）撤銷東輝鄉建制，并入百江鎮。調整后的百江鎮轄24個行政村，鎮政府駐地不變（新橋頭11號）。（6）撤銷歌舞鄉建制，與鐘山鄉合并。調整后的鐘山鄉轄23個行政村，鄉政府駐地不變（鐘政路32號）。（7）撤銷嶺源鄉建制，與合村鄉合并。調整后的合村鄉轄19個行政村，鄉政府駐地不變（合村村）。（8）撤銷桐廬鎮、舊縣鎮建制，其行政區域改由桐廬縣政府直轄。在此范圍內調整設立若干街道辦事處等事宜，由杭州市參照有關法律、法規規定辦理，并報省民政廳備案。（9）此次行政區劃調整后，桐廬縣轄富春江、橫村、分水、江南、瑤琳、鳳川、百江7個鎮，鐘山、合村、新合3個鄉和莪山畬族鄉，城區設若干街道辦事處。　4月23日，杭政函[2004]63號批復轉省批復：在原桐廬鎮、舊縣鎮設立桐君街道辦事處、舊縣街道辦事處，其駐地、所轄范圍與原鎮相同。

2004年末，桐廬縣轄桐君、舊縣2個街道，富春江、橫村、分水、江南、瑤琳、鳳川、百江7個鎮，鐘山、合村、新合3個鄉和莪山畬族鄉，共有7個社區、14個居民區、188個行政村。

2005年末，桐廬縣面積1780平方千米，人口39.53萬人，共有7個社區、14個居民區、186個行政村。2006年末，桐廬縣共有9個社區、7個居民區、186個行政村。縣政府駐桐君街道迎春南路298號。

2010年，撤銷桐君街道，以富春江為界，江北設立桐君街道，面積63.73平方千米，轄7個社區、1個居民區、6個行政村，辦事處暫駐迎春路55號；江南設立城南街道，面積97.11平方千米，轄2個社區、19個行政村，辦事處駐云棲西路18號（12月24日杭政函[2010]279號）。2011年，撤銷鳳川鎮，設立鳳川街道，轄8個行政村，面積151.93平方千米，辦事處駐鳳新路19號（浙政函[2011]124號，4月2日杭政函[2011]44號）。

桐廬縣現轄4個街道、6個鎮、4個鄉（其中1個民族鄉）：舊縣街道、桐君街道、城南街道、鳳川街道、富春江鎮、橫村鎮、分水鎮、瑤琳鎮、百江鎮、江南鎮、莪山畬族鄉、鐘山鄉、新合鄉、合村鄉。縣政府駐城南街道迎春南路298號。