先秦為古滇國地。漢置雙柏縣，屬益州郡，轄今易門、雙柏二縣及新平縣的西北地區。因建縣時縣衙門前有兩株古柏而得名。三國時諸葛亮平定南中，改益州郡為建寧郡，雙柏縣屬建寧。西晉為雙柏縣，屬寧州建寧郡；東晉至南朝梁為雙柏縣，屬寧州晉寧郡。北朝周屬南寧州。隋屬南寧州總管府。唐初屬劍南道姚州所轄傍州，南詔國時屬弄棟節度轄地。宋大理國時名摩芻，屬威楚府。

元憲宗六年（1256），設立摩芻千戶所和鄂嘉千戶所，隸屬威楚萬戶府。至元十二年（1275）改摩芻千戶所為南安州，下轄廣通縣；改鄂嘉千戶所為鄂嘉縣，南安州、鄂嘉縣均隸威楚路。明洪武十五年（1382）置楚雄府，南安州、鄂嘉縣均屬楚雄府，廣通縣直屬于府。鄂嘉縣治設于密架，后遷至石羊廠上岳廟內。至明萬歷年間，縣治署遷建于鄂嘉。后因戰亂，鄂嘉舊署為兵營所占，縣署曾一度遷往楚雄城內。

清初沿明制，南安州屬楚雄府；康熙八年（1669）裁鄂嘉縣并入南安州，編為羅甸里（亦稱鄂嘉鄉）；雍正八年（1730）7月，楚雄府屬迤西道；雍正十年（1732），設州判一員，將原鄂嘉縣舊地撥歸鄂嘉州判管理，仍隸屬南安州，治所建于鄂嘉舊縣山下大村。民國2年（1913）4月，改南安縣，屬滇中道。民國3年（1914）1月，因與福建南安縣重名改為摩芻縣，隸滇中道。民國18年（1929）6月改為雙柏縣。民國18年（1929），廢道直屬云南省。民國37年（1948）1月，屬云南第六行政督察區（駐新平縣）。

1950年雙柏縣屬楚雄專區。1957年10月18日，國務院批準全體會議第58次會議決定：設置楚雄彝族自治州，雙柏縣屬楚雄州（楚雄彝族自治州1958年4月15日正式成立）。1958年9月雙柏縣并入楚雄縣為區，1959年11月復置雙柏縣，屬楚雄彝族自治州。1962年，雙柏縣駐地由云龍鎮遷至妥甸鎮。

1997年，雙柏縣面積4045平方千米，人口約15萬人，其中彝族占40%。轄1個鎮、8個鄉：妥甸鎮、大莊鄉、法脿鄉、雨龍鄉、鄂嘉鄉、安龍堡鄉、大麥地鄉、愛尼山鄉、獨田鄉。縣政府駐妥甸鎮。

2000年第五次人口普查，雙柏縣常住總人口153403人，其中：妥甸鎮39967人，大莊鄉25948人，鄂嘉鄉26546人，法裱鄉16895人，雨龍鄉10606人，安龍堡鄉9697人，大麥地鄉6543人，愛尼山鄉12963人，獨田鄉4238人。

2001年，全縣總戶數39019戶，總人口154110人，其中非農業人口75068人，占9.78％；少數民族人口72472人，占47.03％。在少數民族人口中彝族67500人，占總人口的43.80％。轄1鎮8鄉：妥甸鎮、大莊鄉、法脿鄉、鄂嘉鄉、雨龍鄉、愛尼山鄉、獨田鄉、安龍堡鄉、大麥地鄉，共有84個村委會，1512個村民小組。

2002年，大莊鄉、法脿鄉分別撤鄉設立大莊鎮、法脿鎮（省政府2002年4月3日批準）；鄂嘉鄉撤鄉設鎮（省政府2002年4月16日批準）。調整后，雙柏縣轄4鎮5鄉，82個行政村，2個居委會。2004年末，全縣總人口155251人，其中農業人口占90.9%，少數民族人口占總人口的47.2%。

2005年12月12日，云南省政府批準同意雙柏縣撤銷雨龍鄉，將原雨龍鄉所轄的雨龍、法甸、古木、折苴4個行政村劃歸法脿鎮管轄；將原雨龍鄉所轄的邦山、野牛、蠶豆田3個行政村劃歸大麥地鄉管轄，并將行政區劃調整后的大麥地鄉改設為大麥地鎮，鎮政府駐地搬遷至原大麥地鄉普龍。

2006年，雙柏縣總面積4045平方千米。總人口15.84萬人。轄5個鎮、3個鄉：妥甸鎮、大莊鎮、鄂嘉鎮、法裱鎮、大麥地鎮、安龍堡鄉、愛尼山鄉、獨田鄉。共有2個居委會、82個行政村。縣政府駐妥甸鎮。

2010年第六次人口普查，雙柏縣常住總人口159867人，其中：妥甸鎮44265人，大莊鎮26880人，法脿鎮24656人，鄂嘉鎮27235人，大麥地鎮10041人，安龍堡鄉9450人，愛尼山鄉13195人，獨田鄉4145人。