株洲，古稱建寧。當地多櫧樹，湘江過而多沙洲，故株洲又稱櫧洲。南宋乾道年間朱熹《南岳游山后記略》中有“西戍至褚洲”句，明崇幀《長沙府志》已作株洲，或為“朱洲”。三國東吳（214年）在此設建寧郡。唐貞觀元年，建寧并入湘潭。南宋紹熙元年（1190年）正式定名為株洲。
今株洲市區和株洲縣原為湘潭縣地，與醴陵縣俱屬長沙郡，后屬潭州；攸縣、茶陵縣屬衡陽郡，后屬衡州。五代為楚潭州長沙府醴陵縣、攸縣、茶陵縣和湘潭縣地。北宋為潭州醴陵縣、攸縣和湘潭縣地，以及衡州茶陵縣。南宋紹興九年（1139年）升茶陵縣為茶陵軍。嘉定四年（1211年）析茶陵軍康樂、云陽（一作霞陽）、常平三鄉置酃縣。元為天臨路醴陵州、攸州和湘潭州地，以及衡州路酃縣。明為長沙府醴陵縣、攸縣、茶陵州和湘潭縣地，以及衡州路酃縣。清末一度設株洲廳。1913年茶陵州改為茶陵縣，與攸縣、醴陵縣等俱屬湘江道，酃縣屬衡陽道。1937年為第一行政督察區醴陵縣和湘潭縣地，以及第二行政督察區他縣、茶陵縣、酃縣。
1949年8月3日，株洲宣告解放。湘潭縣下設株洲區，轄株洲鄉、藕靈鄉。8月19日，株洲區黨政機關建立，株洲區公所、株洲鄉人民政府駐大勝嶺。株洲區所轄株洲集鎮面積約半平方千米，人口7264人。醴陵縣屬長沙專區，攸縣、茶陵縣、酃縣屬衡陽專區。1950年1月，株洲區改為第一區。1950年6月中旬，湘潭下設株洲鎮（區級）。株洲鎮轄一至四街居委會、田心塅鄉、董家塅鄉、石子頭鄉、株洲鎮公所駐殷家祠堂（今蘆淞區區委、區政府所在地）。1951年3月，株洲鎮公所更名為湘潭縣株洲鎮人民政府。
1951年由湘潭縣析置株洲市，屬長沙專區。3月30日，湖南省人民政府長沙區專員公署呈文省府并中南軍政委員會，擬將湘潭縣株洲鎮設市，請示設市的理由主要是：“株洲鎮人口密集，交通便利，為粵漢、浙贛、湘黔（現車通湘潭）等鐵路的交叉點，湖南的工業區將來發展大有前途。全鎮面積為36平方千米，人口45914人……根據發展趨勢，擬將設市，并計劃將該鎮接近郊區劃入市區，面積從36平方千米增至48平方千米，人口從45914人增至100000人，鄉從3個增至25個。”1951年5月7日，中南軍政委員會具文批復湖南省人民政府同意并報請中央設立株洲市。6月11日，中南軍政委函告湖北、湖南兩省政府：“接政務院1951年6月6日政行齊字第一四九號批復：1951年5月8日（51）會辦民字第1917號報告悉。所擬將湖北省襄陽、樊城合設為丁等市，稱襄樊市；湖南省株洲鎮改設為丁等市，由長沙專署領導，經核同意，準予備案……。”（注：丁等是按人口劃分）6月29日，長沙區專員公署令決定宣布成立株洲市人民政府，自7月1日起正式對外辦公。實際上到7月17日才對外辦公。株洲市人民政府駐殷家祠堂（今蘆淞區區委、區政府所在地）。
1951年8月20日，株洲市城區設街，株洲市設郊區，成立郊區區公所，轄11個鄉。1952年1月14日，株洲市人民政府向省府民政廳報告稱，市界問題已遵照政務院令，將湘潭所轄南華、荷塘、百井、白關、龍州、大京、太平橋等7鄉及與湘潭協商將荷花五個村劃入株洲市。1953年株洲市改為省轄市。3月，根據湘潭區專員公署1953年2月20日通知，株洲市郊區分為株洲市郊東區、株洲市郊北區，共轄32個鄉。6月5日，湖南省人民政府主席程潛簽發省府令，株洲市授權湘潭專署領導。1955年2月22日，經中共株洲市委批準，株洲市郊東區、株洲市郊北區合并為株洲市郊區，設立株洲市郊區區公所，轄22個鄉。
1956年3月23日，中共湖南省委發出通知，省委決定：株洲市委即由省委直接領導，希望各有關部門即辦理交接手續。4月9日，湖南省人民委員會發出通知：“現決定將株洲市人民委員會改由我會直接領導。該會建設、房地、勞動、衛生、商業科、均改為局。希轉知有關部門分別辦理交接手續。”6月14日，撤銷株洲市郊區區公所，設立株洲市郊區辦事處，轄5個大鄉。1958年9月5日，撤銷鄉級建置，株洲市郊區所轄5個大鄉合并組成株洲市郊區人民公社。
1959年6月26日，經湖南省人民委員會第335號文件批準，撤銷株洲市城區1955年和1958年相繼成立的5個街道辦事處，分別設立中心、清水塘、荷塘鋪、田心、董家塅等5個區人民委員會；撤銷郊區辦事處，設立株洲市郊區人民委員會。1960年7月23日，經株洲市人民委員會批準，成立中心、清水塘、荷塘鋪、田心、董家塅等5個城市人民公社，分別與中心、清水塘、荷塘鋪、田心、董家塅等5個區人民委員會合署辦公，兩塊牌子，一套人馬。所轄居委會37個，居民小組682個，農場20個，生產隊205個，總計人口186468人，總面積150平方千米。
1963年4月，撤銷株洲市郊區人民委員會，由株洲市農林水辦公室直接領導農村各區、社。1965年4月30日，經國務院全體會議第155次會議決定設立株洲縣。以株洲市部分行政區域為株洲縣行政區域。株洲縣建縣后，全縣劃分為淥口、淦田、朱亭、三門、白關、古岳峰、雷打石、龍頭鋪8個區和淥口鎮（直屬鎮），共轄27個公社，4個建制鎮，4個農、林、漁、茶場。共計人口367932人。株洲縣由株洲市領導，駐淥口鎮。1966年1月18日，國務院（66）議字3號文批準，設立株洲市郊區（縣級），將株洲市農林水辦公室直管的荷花、曲尺兩個公社和清水塘、田心、荷塘鋪、中心、董家塅五個農場，以及農科所、園藝場、果樹園藝場、畜牧場、鵝頸洲漁場、水產試驗場劃歸郊區管理。