西漢于今高潮鄉(xiāng)舊州鋪村置沔陽縣，屬漢中郡。清《嘉慶重修一統(tǒng)志》：沔陽故城“以在沔水之陽得名”。南朝宋于浕口城僑置華陽郡及華陽縣，即今勉縣西老城（武侯鎮(zhèn)）。北魏正始中又析沔陽西部地于今縣西老城東南置嶓冢縣；三縣均屬華陽郡。隋開皇元年（581年）廢沔陽縣入嶓冢縣；三年廢華陽郡及華陽縣。大業(yè)二年（606年）更嶓冢縣為西縣，屬漢川郡。唐武德八年（625年）移治今西老城。北宋嘉祐年間同褒城縣治遷今紅廟鄉(xiāng)褒城村。
蒙古憲宗八年（1258年）于今高潮鄉(xiāng)舊州鋪置鐸水縣；元至元二十年（1283年）沔州治遷鐸水縣，并省西縣。明洪武三年（1370年）廢鐸水縣，轄地歸沔州直轄；四年州治遷西山谷口（今武侯鎮(zhèn)）；七年降沔州為沔縣，縣以州名，州以水名（沔水為漢江古名），屬漢中府。1914年屬漢中道。1928年直屬省。1935年沔縣治遷菜園鎮(zhèn)（即今址）。1949年屬陜南行署區(qū)。1951年屬南鄭專區(qū)。1953年屬漢中專區(qū)。1958年撤銷褒城縣，轄地分別劃歸沔縣和漢中市。1964年因沔字生僻，改沔縣為勉縣，屬漢中專區(qū)。1969年屬漢中地區(qū)。1996年屬漢中市。
1995年撤區(qū)并鄉(xiāng)建鎮(zhèn)，勉縣由原轄8個區(qū)公所、4鎮(zhèn)52鄉(xiāng)，調(diào)整為17鎮(zhèn)13鄉(xiāng)：城關(guān)鎮(zhèn)、何營鄉(xiāng)、高潮鄉(xiāng)及老城鄉(xiāng)的繼光村合并設(shè)勉陽鎮(zhèn)，朱家河鄉(xiāng)、方家壩鄉(xiāng)、老城鄉(xiāng)合并設(shè)武侯鎮(zhèn)，周家山鄉(xiāng)、彌駝寺鄉(xiāng)合并設(shè)周家山鎮(zhèn)，官溝鄉(xiāng)、柳壩鄉(xiāng)、祝家灣鄉(xiāng)合并建同溝寺鎮(zhèn)，杜寨鄉(xiāng)、團莊鄉(xiāng)合并設(shè)新街子鎮(zhèn)，武侯墓鄉(xiāng)、定軍鄉(xiāng)合并建定軍山鎮(zhèn)，天堰鄉(xiāng)、溫泉鄉(xiāng)合并建溫泉鎮(zhèn)，楊莊鄉(xiāng)、元墩鄉(xiāng)合并建元墩鎮(zhèn)，熊家坪鄉(xiāng)、銅錢壩鄉(xiāng)、新鋪灣鄉(xiāng)合并建新鋪鎮(zhèn)，長壩鄉(xiāng)、小扁河鄉(xiāng)合并設(shè)小砭河鄉(xiāng)，段家壩鄉(xiāng)并入老道寺鎮(zhèn)，驛壩鄉(xiāng)并入土關(guān)鋪鄉(xiāng)，夏家營鄉(xiāng)并小河廟鄉(xiāng)，艾葉口鄉(xiāng)并入茶店鎮(zhèn)，胡家渡鄉(xiāng)并入鎮(zhèn)川鄉(xiāng)，唐家壩鄉(xiāng)并入漆樹壩鄉(xiāng)，汪家河鄉(xiāng)、廟坪鄉(xiāng)并入長溝河鄉(xiāng)，菜馬河鄉(xiāng)并入白云寺鄉(xiāng)，八廟鄉(xiāng)并入張家河鄉(xiāng)，冷峪河鄉(xiāng)并入金華廟鄉(xiāng)，二溝鄉(xiāng)并入茅壩鄉(xiāng)；撤銷長林鄉(xiāng)、紅廟鄉(xiāng)、金泉鄉(xiāng)、阜川鄉(xiāng)、青羊驛鄉(xiāng)，設(shè)立長林鎮(zhèn)、褒城鎮(zhèn)、金泉鎮(zhèn)、阜川鎮(zhèn)、青羊驛鎮(zhèn)。
1996年，勉縣面積2406平方千米，人口41萬人，縣政府駐勉陽鎮(zhèn)。轄17鎮(zhèn)13鄉(xiāng)：勉陽鎮(zhèn)、周家山鎮(zhèn)、同溝寺鎮(zhèn)、新街子鎮(zhèn)、老道寺鎮(zhèn)、定軍山鎮(zhèn)、溫泉鎮(zhèn)、元墩鎮(zhèn)、新鋪鎮(zhèn)、茶店鎮(zhèn)、武侯鎮(zhèn)、黃沙鎮(zhèn)、褒城鎮(zhèn)、長林鎮(zhèn)、金泉鎮(zhèn)、阜川鎮(zhèn)、青羊驛鎮(zhèn)、漆樹壩鄉(xiāng)、小河廟鄉(xiāng)、土關(guān)鋪鄉(xiāng)、小砭河鄉(xiāng)、白云寺鄉(xiāng)、長溝河鄉(xiāng)、鎮(zhèn)川鄉(xiāng)、二道河鄉(xiāng)、楊家山鄉(xiāng)、火神廟鄉(xiāng)、金華廟鄉(xiāng)、茅壩鄉(xiāng)、張家河鄉(xiāng)。
2000年第五次人口普查，勉縣常住總?cè)丝?97131人，其中：勉陽鎮(zhèn)71631人、黃沙鎮(zhèn)10325人、同溝寺鎮(zhèn)18329人、周家山鎮(zhèn)20757人、褒城鎮(zhèn)17636人、長林鎮(zhèn)11056人、老道寺鎮(zhèn)24425人、新街子鎮(zhèn)21920人、金泉鎮(zhèn)15440人、定軍山鎮(zhèn)28957人、溫泉鎮(zhèn)17899人、元墩鎮(zhèn)14302人、阜川鎮(zhèn)11620人、新鋪鎮(zhèn)17246人、青羊驛鎮(zhèn)8608人、武侯鎮(zhèn)13291人、茶店鎮(zhèn)9813人、二道河鄉(xiāng)2888人、鎮(zhèn)川鄉(xiāng)14602人、楊家山鄉(xiāng)8594人、小河廟鄉(xiāng)5974人、漆樹壩鄉(xiāng)5552人、土關(guān)鋪鄉(xiāng)8131人、小砭河鄉(xiāng)5666人、長溝河鄉(xiāng)2196人、白云寺鄉(xiāng)2955人、火神廟鄉(xiāng)1209人、張家河鄉(xiāng)2188人、茅壩鄉(xiāng)1807人、金華廟鄉(xiāng)2114人。
？年，勉縣轄30個鄉(xiāng)鎮(zhèn)，374個行政村，總?cè)丝?1.56萬人，其中城市人口7.27萬人。
2001年，撤銷楊家山鄉(xiāng)并入定軍山鎮(zhèn)，撤銷白云寺鄉(xiāng)、火神廟鄉(xiāng)并入長溝河鄉(xiāng)，撤銷金華廟鄉(xiāng)、茅壩鄉(xiāng)并入張家河鄉(xiāng)。調(diào)整后，勉縣轄17個鎮(zhèn)、8個鄉(xiāng)：勉陽鎮(zhèn)、武侯鎮(zhèn)、周家山鎮(zhèn)、同溝寺鎮(zhèn)、黃沙鎮(zhèn)、新街子鎮(zhèn)、老道寺鎮(zhèn)、褒城鎮(zhèn)、長林鎮(zhèn)、金泉鎮(zhèn)、定軍山鎮(zhèn)、溫泉鎮(zhèn)、元墩鎮(zhèn)、阜川鎮(zhèn)、新鋪鎮(zhèn)、青羊驛鎮(zhèn)、茶店鎮(zhèn)、二道河鄉(xiāng)、鎮(zhèn)川鄉(xiāng)、小河廟鄉(xiāng)、漆樹壩鄉(xiāng)、土關(guān)鋪鄉(xiāng)、小砭河鄉(xiāng)、長溝河鄉(xiāng)、張家河鄉(xiāng)。
2010年第六次人口普查，勉縣常住總?cè)丝?88123人，其中：勉陽鎮(zhèn)84606人，武侯鎮(zhèn)18640人，周家山鎮(zhèn)19237人，同溝寺鎮(zhèn)16649人，黃沙鎮(zhèn)9871人，新街子鎮(zhèn)21531人，老道寺鎮(zhèn)24166人，褒城鎮(zhèn)11897人，長林鎮(zhèn)9955人，金泉鎮(zhèn)13363人，定軍山鎮(zhèn)35914人，溫泉鎮(zhèn)16128人，元墩鎮(zhèn)12710人，阜川鎮(zhèn)10145人，新鋪鎮(zhèn)15658人，青羊驛鎮(zhèn)7823人，茶店鎮(zhèn)9426人，二道河鄉(xiāng)2221人，鎮(zhèn)川鄉(xiāng)15037人，小河廟鄉(xiāng)5858人，漆樹壩鄉(xiāng)4913人，土關(guān)鋪鄉(xiāng)7101人，小砭河鄉(xiāng)4951人，長溝河鄉(xiāng)4985人，張家河鄉(xiāng)5338人。
2011年，撤銷黃沙鎮(zhèn)并入周家山鎮(zhèn)，撤銷長林鎮(zhèn)并入老道寺鎮(zhèn)，撤銷二道河鄉(xiāng)并入新街子鎮(zhèn)，撤銷土關(guān)鋪鄉(xiāng)并入武侯鎮(zhèn)，撤銷小砭河鄉(xiāng)并入茶店鎮(zhèn)，撤銷小河廟鄉(xiāng)并入阜川鎮(zhèn)；撤銷鎮(zhèn)川鄉(xiāng)、漆樹壩鄉(xiāng)、張家河鄉(xiāng)、長溝河鄉(xiāng)鄉(xiāng)的建制，相應(yīng)設(shè)立鎮(zhèn)的建制。調(diào)整后，勉縣轄19個鎮(zhèn)：勉陽鎮(zhèn)、武侯鎮(zhèn)、周家山鎮(zhèn)、同溝寺鎮(zhèn)、新街子鎮(zhèn)、老道寺鎮(zhèn)、褒城鎮(zhèn)、金泉鎮(zhèn)、定軍山鎮(zhèn)、溫泉鎮(zhèn)、元墩鎮(zhèn)、阜川鎮(zhèn)、新鋪鎮(zhèn)、青羊驛鎮(zhèn)、茶店鎮(zhèn)、鎮(zhèn)川鎮(zhèn)、長溝河鎮(zhèn)、張家河鎮(zhèn)、漆樹壩鎮(zhèn)。
2012年末，勉縣面積2389.5平方千米，戶籍人口426292人，常住人口38.8萬人。2013年末，勉縣轄19個鎮(zhèn)，共有10個社區(qū)、233個行政村，縣政府駐勉陽鎮(zhèn)。
2015年，撤銷勉陽鎮(zhèn)，設(shè)立勉陽街道；撤銷青羊驛鎮(zhèn)，并入新鋪鎮(zhèn)；全縣撤并59個行政村，保留174個行政村。調(diào)整后，勉縣轄1個街道、17個鎮(zhèn)，11個社區(qū)、174個行政村。