因城西有洞潭，故名。秦屬長沙郡；漢武帝時期，屬都梁候國、零陵郡、都梁縣；三國時屬昭陵郡武岡縣；晉太康元年（280年）和唐武德四年（621年）兩度置建興縣；隋開皇十年（590年），屬邵陽縣轄地；唐武德七年（624年）以后，直至民國，屬武岡（軍、路、府）州管轄。1952年2月16日，設(shè)立洞口縣，因縣治在洞口鎮(zhèn)，故名。先后屬邵陽專署（地區(qū)）、邵陽市管轄。

1996年，洞口縣面積2199.38平方千米，人口約74.63萬人。轄9個鎮(zhèn)、13個鄉(xiāng)（其中3個民族鄉(xiāng)）：洞口鎮(zhèn)、山門鎮(zhèn)、石江鎮(zhèn)、江口鎮(zhèn)、竹市鎮(zhèn)、高沙鎮(zhèn)、黃橋鎮(zhèn)、毓蘭鎮(zhèn)、醪田鎮(zhèn)、大屋瑤族鄉(xiāng)、水東鄉(xiāng)、月溪鄉(xiāng)、長塘瑤族鄉(xiāng)、石柱鄉(xiāng)、花園鄉(xiāng)、花鼓鄉(xiāng)、楊林鄉(xiāng)、巖山鄉(xiāng)、那溪瑤族鄉(xiāng)、桐山鄉(xiāng)、渣坪鄉(xiāng)、鼓樓鄉(xiāng)�？h政府駐洞口鎮(zhèn)。

2000年第五次人口普查，洞口縣總?cè)丝?52581人，其中：洞口鎮(zhèn)77255人，江口鎮(zhèn)11922人，毓蘭鎮(zhèn)47633人，高沙鎮(zhèn)110238人，竹市鎮(zhèn)74165人，石江鎮(zhèn)80624人，黃橋鎮(zhèn)82905人，山門鎮(zhèn)48594人，醪田鎮(zhèn)23556人，花古鄉(xiāng)20691人，古樓鄉(xiāng)5565人，長塘瑤族鄉(xiāng)4895人，羅溪瑤族鄉(xiāng)9925人，月溪鄉(xiāng)14747人，渣坪鄉(xiāng)7981人，花園鄉(xiāng)30733人，巖山鄉(xiāng)21152人，楊林鄉(xiāng)21777人，水東鄉(xiāng)18788人，石柱鄉(xiāng)24381人，桐山鄉(xiāng)10297人，大屋瑤族鄉(xiāng)4757人。

2004年，洞口縣轄10個鎮(zhèn)、12個鄉(xiāng)（其中3個民族鄉(xiāng)）：洞口鎮(zhèn)、江口鎮(zhèn)、毓蘭鎮(zhèn)、高沙鎮(zhèn)、竹市鎮(zhèn)、石江鎮(zhèn)、黃橋鎮(zhèn)、山門鎮(zhèn)、醪田鎮(zhèn)、花園鎮(zhèn)、花古鄉(xiāng)、古樓鄉(xiāng)、長塘瑤族鄉(xiāng)、羅溪瑤族鄉(xiāng)、月溪鄉(xiāng)、渣坪鄉(xiāng)、巖山鄉(xiāng)、楊林鄉(xiāng)、水東鄉(xiāng)、石柱鄉(xiāng)、桐山鄉(xiāng)、大屋瑤族鄉(xiāng)。

2010年第六次人口普查，洞口縣常住總?cè)丝?70473人，其中：洞口鎮(zhèn)85479人，江口鎮(zhèn)12001人，毓蘭鎮(zhèn)44593人，高沙鎮(zhèn)106099人，竹市鎮(zhèn)74538人，石江鎮(zhèn)80854人，黃橋鎮(zhèn)86548人，山門鎮(zhèn)51992人，醪田鎮(zhèn)24180人，花園鎮(zhèn)30883人，花古鄉(xiāng)21436人，古樓鄉(xiāng)5719人，長塘瑤族鄉(xiāng)4663人，羅溪瑤族鄉(xiāng)9704人，月溪鄉(xiāng)14961人，渣坪鄉(xiāng)7664人，巖山鄉(xiāng)23014人，楊林鄉(xiāng)22002人，水東鄉(xiāng)19491人，石柱鄉(xiāng)25552人，桐山鄉(xiāng)9679人，大屋瑤族鄉(xiāng)4607人，邵陽市茶鋪茶場4814人。

2014年，撤銷巖山鄉(xiāng)，設(shè)立巖山鎮(zhèn)；撤銷水東鄉(xiāng)，設(shè)立水東鎮(zhèn)（湘民行發(fā)[2014]1號）。調(diào)整后，全縣轄12個鎮(zhèn)、10個鄉(xiāng)（其中3個民族鄉(xiāng)）：洞口鎮(zhèn)、江口鎮(zhèn)、毓蘭鎮(zhèn)、高沙鎮(zhèn)、竹市鎮(zhèn)、石江鎮(zhèn)、黃橋鎮(zhèn)、山門鎮(zhèn)、醪田鎮(zhèn)、花園鎮(zhèn)、巖山鎮(zhèn)、水東鎮(zhèn)、花古鄉(xiāng)、古樓鄉(xiāng)、長塘瑤族鄉(xiāng)、羅溪瑤族鄉(xiāng)、月溪鄉(xiāng)、渣坪鄉(xiāng)、楊林鄉(xiāng)、石柱鄉(xiāng)、桐山鄉(xiāng)、大屋瑤族鄉(xiāng)。