古縣城曾設現八團鄉古城營，據《元和郡縣志》云：“因南臨茶山，縣以為名”。一說因中華民族始祖炎帝神農氏“崩葬于茶鄉之尾”而得名。西漢元封五年（公元前106年）始置縣，屬長沙國。隋開皇九年（589年）并入湘潭縣；唐武德四年（621年）置茶陵縣，貞觀九年（635年）廢，圣歷元年（698年）復置；五代為楚潭州長沙府茶陵縣地。

北宋為衡州茶陵縣。南宋紹興九年（1139年）升縣為軍，嘉定四年（1211年）劃出康樂、霞陽（一作云陽）、常平三鄉設置酃縣，仍屬茶陵軍；元為天臨路醴陵州、攸州和湘潭州地，以及衡州路酃縣。元世祖十九年（1282年）升縣為州；明為屬長沙府，明洪武五年（1372年）改州為縣，成化十八年（1482年）又升縣為州；民國二年（1913年）改州為縣，屬湘江道。1937年為第二行政督察區茶陵縣。

1949年8月15日茶陵解放，9月相繼成立了縣和區、鄉人民政府，始屬衡陽專區管轄，1952年8月劃歸湘潭專區。1959年5月，茶陵縣和酃縣并為一縣，仍稱茶陵縣；1961年6月，又將酃縣劃歸原置，屬湘潭專區。1968年屬湘潭地區。1983年劃歸株洲市。

1995年，茶陵縣面積2500平方千米，人口約57.2萬人。轄9個鎮、16個鄉：城關鎮、嚴塘鎮、虎踞鎮、界首鎮、高隴鎮、浣溪鎮、湖口鎮、腰陂鎮、潞水鎮、八團鄉、七地鄉、下東鄉、小田鄉、馬江鄉、火田鄉、平水鄉、江口鄉、堯水鄉、棗市鄉、洣江鄉、思聰鄉、桃坑鄉、秩堂鄉、舲舫鄉、湘東鄉。縣政府駐城關鎮。

1996年，火田鄉撤鄉建鎮，10月棗市鄉、平水鄉撤鄉建鎮。1998年馬江鄉撤鄉建鎮。至此，茶陵縣轄13個鎮、12個鄉。

2000年第五次人口普查，全縣總人口493059人，其中：城關鎮48141人、界首鎮24161人、嚴塘鎮25003人、湖口鎮19754人、浣溪鎮12362人、馬江鎮24508人、高隴鎮13286人、腰陂鎮33754人、潞水鎮19942人、虎踞鎮22127人、平水鎮23405人、棗市鎮24482人、火田鎮20148人、江口鄉3921人、桃坑鄉9486人、下東鄉40826人、鈴舫鄉22638人、思聰鄉25524人、米江鄉24338人、堯水鄉10816人、八團鄉5282人、湘東鄉6124人、秩堂鄉18724人、小田鄉3200人、七地鄉11107人。

2001年，撤銷湘東鄉，并入高隴鎮。至此，茶陵縣轄13個鎮、11個鄉。

2005年4月27日，株洲市人民政府（株政辦發[2005]11號）轉發省民政廳湘民行發[2005]10號文件批復同意茶陵縣部分鄉鎮行政區劃調整：（1）小田鄉與秩堂鄉合并設立新的秩堂鄉。以原小田鄉和秩堂鄉的行政區域為新設秩堂鄉的行政區域，新的秩堂鄉轄18個建制村，總面積152平方千米，總人口2.65萬人，鄉人民政府駐彭家祠（原秩堂鄉人民政府駐地）。（2）江口鄉與桃坑鄉合并設立新的桃坑鄉。以原江口鄉和桃坑鄉的行政區域為新設桃坑鄉的行政區域，新的桃坑鄉轄25個建制村，總面積277平方千米，總人口1.75萬人，鄉人民政府駐坑口圩（原桃坑鄉人民政府駐地）。（3）將茶陵縣紅色農場區域劃入火田鎮的行政區域。火田鎮轄1個居委會、14個建制村，總面積141平方千米，總人口2.32萬人，鎮人民政府駐地不變。

2005年末，全縣總人口156201戶、571508人，其中非農業人口78692人。轄13個鎮、9個鄉：城關鎮、界首鎮、嚴塘鎮、湖口鎮、浣溪鎮、馬江鎮、高隴鎮、腰陂鎮、潞水鎮、虎踞鎮、平水鎮、棗市鎮、火田鎮、桃坑鄉、下東鄉、舲舫鄉、思聰鄉、洣江鄉、堯水鄉、八團鄉、秩堂鄉、七地鄉，以及2個辦事處，共有359個行政村。

2007年，堯水鄉（橫屋村除外）并入嚴塘鎮，七地鄉以及原堯水鄉橫屋村并入腰陂鎮。

2013年，省民政廳（湘民行發[2013]33號）批復同意：將茶陵縣下東鄉的東山壩、光輝2個建制村劃歸城關鎮管轄；利民辦事處的管轄范圍連同腰陂鎮的下清建制村劃歸思聰鄉管轄；湖塘漁場的管轄范圍連同嚴塘鎮的沙溪建制村劃歸洣江鄉管轄；茶陵縣監獄米曬坪社區連同茶陵縣示范繁殖農場的管轄范圍劃歸下東鄉管轄。撤銷茶陵縣城關鎮、思聰鄉、洣江鄉、下東鄉，設立云陽、思聰、洣江、下東4個街道，以城關鎮的行政區域為新設云陽街道的管轄范圍，思聰鄉的行政區域為新設思聰街道的管轄范圍，洣江鄉的行政區域為新設洣江街道的管轄范圍，下東鄉的行政區域為新設下東街道的管轄范圍。行政區劃調整后，云陽街道轄洣水、交通、臘芫、云盤、炎帝、金山6個社區以及農林、前進、曲江、十八丘、光輝、東山壩6個建制村，總面積40.37平方公里，總人口7.66萬人，辦事處駐交通街（原城關鎮人民政府駐地）；思聰街道轄清水、輝山2個社區以及紅橋、輝山、思聰、和平、左垅、深塘、華隆、華豐、聯興、大興、茶沖、烈星、華興、下清14個建制村，總面積58.35平方公里，總人口3.35萬人，辦事處駐老虎山（原思聰鄉人民政府駐地）；洣江街道轄漁場社區以及下瑤、中瑤、胡家、星橋、立新、樟樹、榮華、拱塘、大洲、渡里、新河、石良、雅環、五垅坪、桃源、湖塘、諸睦、歐江、沙溪19個建制村，總面積46.94平方公里，總人口3.09萬人，辦事處駐水南洲（原洣江鄉人民政府駐地）；下東街道轄米篩坪、農場2個社區以及小車、頭鋪、楓樹、條心、新田、儒仕坪、黃堂、茶園、長樂、四聯、金星、二鋪、官鋪、橋邊、齊心、孟溪16個建制村，總面積63.05平方公里，總人口4.15萬人，辦事處駐小車（原下東鄉人民政府駐地）；腰陂鎮轄腰陂社區以及腰陂、龍陂、石陂、布莊、馬加、長義、珍武、大南、石聯、東山、東南、木沖、土沙、仙源、竹塘、云盤、軍塘、巨田、芙沖、澗洲、枧田、月嶺、建民、雙溪、麥源、左江、橫屋27個建制村，總面積203.22平方公里，總人口5.44萬人，鎮人民政府駐地不變；嚴塘鎮轄嚴塘社區以及樟市、和呂、高星、灣里、井頭、垅里、中堡、甘棠、龍上、梅田、上灣、塘井、染楊、合心、坎下、田心、竹坪、猷最、沙江、黃泉、長江、堯市、玳溪、南岸、花木、泉山、愛里、雙龍、高徑、聯心、山寺31個建制村，總面積228.81平方公里，總人口4.01萬人，鎮人民政府駐地不變。

全縣現轄4個街道、13個鎮、3個鄉：云陽街道、思聰街道、洣江街道、下東街道、界首鎮、湖口鎮、浣溪鎮、馬江鎮、高隴鎮、潞水鎮、虎踞鎮、平水鎮、棗市鎮、火田鎮、嚴塘鎮、腰陂鎮、秩堂鎮、舲舫鄉、八團鄉、桃坑鄉。縣政府駐云陽街道交通街。