彌勒系唐時東爨烏蠻一個部落酋長的名字，后來用作部名，稱彌勒部。后演變?yōu)榈孛蓾h時東北部屬牂牁郡同并縣，西南部屬益州郡律高縣。三國蜀漢屬益州建寧郡同并縣。西晉屬寧州建寧郡修云縣。東晉至南朝梁屬寧州。北朝周屬南寧州。隋屬南寧州總管府。唐初屬劍南道戎州，唐大理國屬拓東節(jié)度彌勒部。宋大理國時屬石城郡彌勒部（實自立為自杞國），為滇東“三十七蠻部”之一。
元憲宗七年（1257）屬落蒙萬戶；至元十二年（1275）置彌勒千戶把總，領吉輸、裒惡、步籠、阿欲四千戶，屬廣西路；二十七年（1290）改置彌勒州，屬廣西路。明為彌勒州，屬廣西府。清初沿襲明制，為彌勒州，屬廣西府。雍正八年（1730）7月，屬迤東道廣西府。乾隆三十五年（1770）2月，廣西府改為迤東道直隸州，彌勒州改為彌勒縣，屬廣西直隸州。民國初年屬蒙自道，民國18年（1929）廢道直屬云南省，民國37年（1948），屬云南省第三行政督察區(qū)，為其駐地。
1950年，彌勒縣屬宜良專區(qū)。1953年3月28日，政務院批準：撤銷彌勒縣，設立彌勒彝族自治區(qū)（縣級），屬宜良專區(qū)（1952年2月8日，云南省人民政府批準；1953年1月1日成立）。1954年6月12日，政務院批準：撤銷宜良專區(qū)，彌勒彝族自治區(qū)劃歸蒙自專區(qū)。1955年1月3日，國務院批準：彌勒彝族自治區(qū)更名為彌勒彝族自治縣。1957年9月6日，國務院全體會議第57次會議決定：設置紅河哈尼族彝族自治州，將蒙自專區(qū)彌勒彝族自治縣劃歸紅河州。彌勒彝族自治縣在建州后改建為彌勒縣。
1960年9月13日國務院全體會議第103次會議通過：撤銷瀘西縣，將原瀘西縣的行政區(qū)域并歸彌勒縣。1962年3月27日，國務院全體會議第115次會議決定：恢復瀘西縣，以合并于彌勒縣的原瀘西縣行政區(qū)域為瀘西縣的行政區(qū)域。2013年1月24日，《民政部關于同意云南省撤銷彌勒縣設立彌勒市的批復》（民函[2013]29號）：經(jīng)國務院批準，同意撤銷彌勒縣，設立縣級彌勒市，以原彌勒縣的行政區(qū)域為彌勒市的行政區(qū)域。彌勒市人民政府駐彌陽鎮(zhèn)髯翁西路136號。彌勒市由紅河哈尼族彝族自治州管轄。
1996年，彌勒縣轄6個鎮(zhèn)、8個鄉(xiāng)：彌陽鎮(zhèn)、新哨鎮(zhèn)、朋普鎮(zhèn)、巡檢司鎮(zhèn)、虹溪鎮(zhèn)、竹園鎮(zhèn)、彌東鄉(xiāng)、五山鄉(xiāng)、衛(wèi)瀘鄉(xiāng)、西一鄉(xiāng)、西二鄉(xiāng)、西三鄉(xiāng)、東山鄉(xiāng)、江邊鄉(xiāng)。縣政府駐彌陽鎮(zhèn)。
2000年第五次人口普查，彌勒縣常住總?cè)丝?95642人，其中：彌陽鎮(zhèn)78426人，新哨鎮(zhèn)54275人，虹溪鎮(zhèn)42564人，竹園鎮(zhèn)55998人，朋普鎮(zhèn)48142人，巡檢司鎮(zhèn)30065人，彌東鄉(xiāng)41729人，衛(wèi)瀘鄉(xiāng)10250人，西一鄉(xiāng)25560人，西二鄉(xiāng)37379人，西三鄉(xiāng)22712人，五山鄉(xiāng)17246人，東山鄉(xiāng)18012人，江邊鄉(xiāng)13284人。
？年，西一鄉(xiāng)、西二鄉(xiāng)、西三鄉(xiāng)、彌東鄉(xiāng)、東山鄉(xiāng)撤鄉(xiāng)設鎮(zhèn)。2001年，全縣轄11個鎮(zhèn)、3個鄉(xiāng)：彌陽鎮(zhèn)、彌東鎮(zhèn)、新哨鎮(zhèn)、西一鎮(zhèn)、西二鎮(zhèn)、西三鎮(zhèn)、東山鎮(zhèn)、虹溪鎮(zhèn)、竹園鎮(zhèn)、朋普鎮(zhèn)、巡檢司鎮(zhèn)、衛(wèi)瀘鄉(xiāng)、五山鄉(xiāng)、江邊鄉(xiāng)。
2003年3月28日，省政府（云政復[2003]24號）批準撤銷彌勒縣彌陽鎮(zhèn)、彌東鎮(zhèn)，設立彌陽鎮(zhèn)。2005年10月13日，省政府批準同意撤銷彌陽鎮(zhèn)和衛(wèi)瀘鄉(xiāng)，設新的彌陽鎮(zhèn)，鎮(zhèn)政府駐原彌陽鎮(zhèn)政府駐地；撤銷竹園鎮(zhèn)和朋普鎮(zhèn)，設立新的竹園鎮(zhèn)，鎮(zhèn)政府駐原朋普鎮(zhèn)同車村委會小者黑村。
2006年，彌勒縣總面積4004平方千米，總?cè)丝?1.41萬人。轄9個鎮(zhèn)、2個鄉(xiāng)：彌陽鎮(zhèn)、新哨鎮(zhèn)、虹溪鎮(zhèn)、竹園鎮(zhèn)、巡檢司鎮(zhèn)、西一鎮(zhèn)、西二鎮(zhèn)、西三鎮(zhèn)、東山鎮(zhèn)、五山鄉(xiāng)、江邊鄉(xiāng)。共有7個居委會、128個行政村。東風農(nóng)場在縣境內(nèi)。縣政府駐彌陽鎮(zhèn)。
2010年第六次人口普查，彌勒縣常住總?cè)丝?39725人，其中：彌陽鎮(zhèn)162335人，新哨鎮(zhèn)58791人，虹溪鎮(zhèn)42414人，竹園鎮(zhèn)53122人，朋普鎮(zhèn)47964人，巡檢司鎮(zhèn)30159人，西一鎮(zhèn)27425人，西二鎮(zhèn)40539人，西三鎮(zhèn)23980人，東山鎮(zhèn)19783人，五山鄉(xiāng)18552人，江邊鄉(xiāng)14661人。
2014年，虹溪鎮(zhèn)、竹園鎮(zhèn)被列為全國重點鎮(zhèn)。