元陽因地處紅河上游元江之南，故得此名。西漢屬益州郡，東漢屬益州益州郡，三國蜀漢屬益州興古郡，兩晉及南朝梁屬寧州興古郡，北朝周屬南寧州。隋屬南寧州總管府。唐初屬嶺南道和蠻部，唐南詔國時(shí)屬通海都督。宋大理國時(shí)屬秀山郡。元屬臨安廣西元江宣慰司和泥路。明清屬臨安府。明洪武十五年（1382），納樓茶甸第九副長官司轄“三江八里”（“三江”即紅河、藤條江、黑江，“八里”即永順里、樂善里、安正里、崇道里、敦厚里、復(fù)盛里、太和里、欽崇里），疆界東至交趾（越南），西至石屏云臺(tái)里，南至元江直隸州，北至臨安紙房鋪。洪武年間，設(shè)納更山土巡檢。疆界轄今上新城、小新街、逢春嶺、大坪區(qū)等地。萬歷四十二年（614）設(shè)宗瓦掌寨，疆界轄今多依樹、大瓦遮鄉(xiāng)一帶。崇禎十二年（1639）設(shè)水塘掌寨，轄今五邦鄉(xiāng)水塘村。

清順治十五年（1658）設(shè)五畝掌寨，轄今檳榔園、五畝、南沙、南沙新寨等四村，后又設(shè)五邦掌寨，轄今五邦、五邦新寨、沙仁溝等村。雍正年間，設(shè)稿吾土把總，轄今逢春嶺、大坪兩區(qū)及小新街區(qū)部分地區(qū)。雍正十三年（1735），設(shè)猛弄掌寨。乾隆二十年（1755），設(shè)馬龍掌寨。嘉慶二十四年（1819）納更土巡檢，稿吾土把總劃歸蒙自。嘉慶十二年（1807），宗瓦掌寨分裂為宗哈、瓦遮、宗瓦三掌寨。光緒九年（1883年），納樓茶甸劃分為四土舍。長舍普衛(wèi)本分管樂善里、永順里，兼管三猛地區(qū)；二舍普文禮分管崇道里、安正里；三舍普應(yīng)元分管復(fù)盛里、敦厚里；四舍普應(yīng)隆分管欽崇里、太和里。

民國時(shí)期分屬建水、蒙自、個(gè)舊三縣。民國元年（1912年）納樓轄地敦厚里劃歸建水，為建水縣第九區(qū)。民國2年（1913）民國政府在紅河南岸土司地區(qū)推行保甲制，稿吾、納更劃歸個(gè)舊，為個(gè)舊縣外西區(qū)。將敦厚里等地劃歸建水縣南區(qū)。民國7年（1918），馬龍掌寨分為馬龍、六呼兩掌寨。民國11年（1922），太和里改為建水縣第九區(qū)太和鄉(xiāng)；樂善里、永順里改為建水縣永樂鄉(xiāng)；五邦、水塘兩掌寨劃歸建水縣瑞云鄉(xiāng)；宗瓦、瓦遮、宗哈、六呼、馬龍、五畝六掌寨劃歸建水縣六合鄉(xiāng)；猛弄掌寨改為建水縣猛弄鄉(xiāng)。

1950年1月27日成立設(shè)立新民縣，隸屬蒙自專區(qū)，其轄區(qū)為：建水縣在紅河兩岸的水樂鄉(xiāng)、猛弄鄉(xiāng)、太和鄉(xiāng)、瑞云鄉(xiāng)、六和鄉(xiāng)、敦厚鎮(zhèn)、崇安鄉(xiāng)的一個(gè)保和五畝、五幫2個(gè)獨(dú)立保；個(gè)舊縣在紅河兩岸的和鄰鄉(xiāng)；蒙自縣在紅河兩岸的納更鎮(zhèn)、稿吾鎮(zhèn)。9月20日改稱蒙自專區(qū)新民辦事處（縣級(jí)）。1951年3月24日政務(wù)院批準(zhǔn)：新民縣更名為元陽縣。1952年9月，成立麻栗寨哈尼族自治鄉(xiāng)；11月，成立太和哈尼族彝族傣族自治鄉(xiāng)。1953年7月1日，第一次全國人口普查，全縣人口158833人。8月，建立芭蕉嶺彝族自治鄉(xiāng)。

1954年1月1日，設(shè)立紅河哈尼族自治區(qū)（地級(jí)），自治區(qū)人民政府駐元陽縣新街，元陽縣劃入紅河哈尼族自治區(qū)。1954年6月15日，成立萬漠（今排沙）傣族自治鄉(xiāng)。1956年8月，建立采山坪苗族自治鄉(xiāng)；全縣共設(shè)七個(gè)區(qū)，75個(gè)鄉(xiāng)。1957年11月18日，紅河哈尼族彝族自治州正式成立，元陽縣劃入紅河哈尼族彝族自治州。1964年7月1日，第二次全國人口普查，全縣人口82054人。

1970年4月，新街公社劃分為新街、勝村兩個(gè)公社；新城公社劃分為新城、小新街兩個(gè)公社；牛角寨公社劃分為牛角寨、沙拉托兩個(gè)公社；攀枝花公社劃分為攀枝花、黃茅嶺兩個(gè)公社；黃草嶺公社劃分為黃草嶺、俄扎兩個(gè)公社；逢春嶺公社劃分為逢春嶺、大坪兩個(gè)公社。12月，新街公社又劃分為新街、南沙兩個(gè)公社。1982年7月1日，第三次全國人口普查，全縣人口301442人。1984年2月6日，開展區(qū)鄉(xiāng)體制改革，全縣設(shè)15個(gè)區(qū)、1個(gè)鎮(zhèn)，131個(gè)鄉(xiāng)（含一個(gè)區(qū)屬鎮(zhèn)）。

1996年，元陽縣面積2190平方千米，人口約34.5萬人，其中哈尼族占總?cè)丝诘?2.8%，彝族占23.5%。轄1個(gè)鎮(zhèn)、14個(gè)鄉(xiāng)：新街鎮(zhèn)、南沙傣族鄉(xiāng)、嘎娘鄉(xiāng)、上新城鄉(xiāng)、小新街鄉(xiāng)、大坪鄉(xiāng)、逢春嶺鄉(xiāng)、攀枝花鄉(xiāng)、俄扎鄉(xiāng)、黃茅嶺鄉(xiāng)、黃草嶺鄉(xiāng)、勝村鄉(xiāng)、牛角寨鄉(xiāng)、沙拉托鄉(xiāng)、馬街鄉(xiāng)。縣政府駐南沙傣族鄉(xiāng)。

？年，南沙傣族鄉(xiāng)撤鄉(xiāng)設(shè)立南沙鎮(zhèn)。調(diào)整后，全縣轄2個(gè)鎮(zhèn)、13個(gè)鄉(xiāng)：南沙鎮(zhèn)、新街鎮(zhèn)、馬街鄉(xiāng)、牛角寨鄉(xiāng)、沙拉托鄉(xiāng)、攀枝花鄉(xiāng)、黃茅嶺鄉(xiāng)、黃草嶺鄉(xiāng)、俄扎鄉(xiāng)、嘎娘鄉(xiāng)、勝村鄉(xiāng)、上新城鄉(xiāng)、小新街鄉(xiāng)、逢春嶺鄉(xiāng)、大坪鄉(xiāng)。1998年12月19日，國務(wù)院批準(zhǔn)：將元陽縣人民政府駐地由新街鎮(zhèn)遷至南沙鎮(zhèn)。

2000年第五次人口普查，元陽縣常住總?cè)丝?62950人，其中：南沙鎮(zhèn)20232人，新街鎮(zhèn)36207人，勝村鄉(xiāng)34770人，牛角寨鄉(xiāng)29999人，沙拉托鄉(xiāng)20375人，嘎娘鄉(xiāng)17334人，上新城鄉(xiāng)19661人，小新街鄉(xiāng)22638人，逢春嶺鄉(xiāng)29902人，大坪鄉(xiāng)23290人，攀枝花鄉(xiāng)15714人，黃茅嶺鄉(xiāng)16214人，黃草嶺鄉(xiāng)31213人，俄扎鄉(xiāng)18036人，馬街鄉(xiāng)27365人。

2002年，全縣總?cè)丝?65321人，其中農(nóng)業(yè)人口345646人，占總?cè)丝诘?4.6％；非農(nóng)業(yè)人口19675人。少數(shù)民族人口321328人，占總?cè)丝诘?7.96％；其中，哈尼族194472人，占總?cè)丝诘?3.23％；彝族85290人，占總?cè)丝诘?3.35％；傣族17950人，占總?cè)丝诘?.9％；苗族12004人，占總?cè)丝诘?.29％；瑤族8127人，占總?cè)丝诘?.23％；壯族3369人，占總?cè)丝诘?.92％。

2005年7月3日，省政府批準(zhǔn)同意俄扎鄉(xiāng)政府駐地從俄扎下寨遷移至哈播；10月13日，省政府批準(zhǔn)同意撤銷新街鎮(zhèn)和勝村鄉(xiāng)，設(shè)立新的新街鎮(zhèn)，鎮(zhèn)政府駐原新街鎮(zhèn)政府駐地。

2006年，元陽縣總面積2292平方千米，總?cè)丝?7.76萬人。轄2個(gè)鎮(zhèn)、12個(gè)鄉(xiāng)：南沙鎮(zhèn)、新街鎮(zhèn)、牛角寨鄉(xiāng)、沙拉托鄉(xiāng)、嘎娘鄉(xiāng)、上新城鄉(xiāng)、小新街鄉(xiāng)、逢春嶺鄉(xiāng)、大坪鄉(xiāng)、攀枝花鄉(xiāng)、黃茅嶺鄉(xiāng)、黃草嶺鄉(xiāng)、俄扎鄉(xiāng)、馬街鄉(xiāng)。共有4個(gè)居委會(huì)、133個(gè)行政村。縣政府駐南沙鎮(zhèn)。

2010年第六次人口普查，元陽縣常住總?cè)丝?96777人，其中：南沙鎮(zhèn)26476人，新街鎮(zhèn)74572人，牛角寨鄉(xiāng)28830人，沙拉托鄉(xiāng)20005人，嘎娘鄉(xiāng)20522人，上新城鄉(xiāng)23249人，小新街鄉(xiāng)26406人，逢春嶺鄉(xiāng)34592人，大坪鄉(xiāng)26813人，攀枝花鄉(xiāng)17089人，黃茅嶺鄉(xiāng)18732人，黃草嶺鄉(xiāng)33218人，俄扎鄉(xiāng)20314人，馬街鄉(xiāng)25959人。

2014年，新街鎮(zhèn)被列為全國重點(diǎn)鎮(zhèn)。