縣因東晉陶淵明名篇《桃花源記》所述及的桃花源故名�！洞竺饕唤y(tǒng)志》指出：“以其地有桃花源，故名。”一說縣西南有桃沅山，即陶淵明《桃花源記》所記地，故名。
春秋屬楚國。秦屬黔中郡地，漢屬臨沅縣。東漢建武二十六年（50）劃入沅南縣，屬武陵郡。宋乾德元年（963）析武陵縣置桃源縣，屬常德府。元代元貞元年（1295）升為州，屬常德路。明洪武二年（1369）再改縣，屬常德府。民國先后屬武陵道、辰沅道、第四行政督察區(qū)，1949年屬常澧專區(qū)，1950年屬常德專區(qū)，1968年屬常德地區(qū)，1988年4月屬常德市。
1984年春，全縣公社改為鄉(xiāng)，大隊改為行政村，生產(chǎn)隊改為村民小組； 8月13日，設立桃花源、黃石、三陽港、西安、沃溪等5個建制鎮(zhèn)（其中沃溪鎮(zhèn)于1986年12月隨同湘西金礦的行政劃歸沅陵縣管轄）。1986年1月，撤銷楓樹鄉(xiāng)、茅草街鄉(xiāng)，設立楓樹維吾爾族回族鄉(xiāng)、青林回族維吾爾族鄉(xiāng)。
1995年，桃源縣撤銷9個區(qū)公所，將原有59個鄉(xiāng)鎮(zhèn)調(diào)整為8個鎮(zhèn)、32個鄉(xiāng)（其中2個民族鄉(xiāng)）：漳江鎮(zhèn)、三陽港鎮(zhèn)、西安鎮(zhèn)、沙坪鎮(zhèn)、陬市鎮(zhèn)、桃花源鎮(zhèn)、黃石鎮(zhèn)、漆河鎮(zhèn)、九溪鄉(xiāng)、木塘垸鄉(xiāng)、馬鬃嶺鄉(xiāng)、牛車河鄉(xiāng)、太平橋鄉(xiāng)、太平鋪鄉(xiāng)、車湖垸鄉(xiāng)、雙溪口鄉(xiāng)、龍?zhí)多l(xiāng)、寺坪鄉(xiāng)、觀音寺鄉(xiāng)、興隆街鄉(xiāng)、蘆花潭鄉(xiāng)、佘家坪鄉(xiāng)、楊溪橋鄉(xiāng)、楓樹維吾爾族回族鄉(xiāng)、泥窩潭鄉(xiāng)、青林回族維吾爾族鄉(xiāng)、鄭家驛鄉(xiāng)、牯牛山鄉(xiāng)、架橋鄉(xiāng)、鐘家鋪鄉(xiāng)、茶庵鋪鄉(xiāng)、郝坪鄉(xiāng)、熱市鄉(xiāng)、凌津灘鄉(xiāng)、浯溪河鄉(xiāng)、理公港鄉(xiāng)、黃甲鋪鄉(xiāng)、剪市鄉(xiāng)、深水港鄉(xiāng)、盤塘鄉(xiāng)�？偯娣e4441平方千米，總?cè)丝诩s96.6萬人，縣政府駐漳江鎮(zhèn)。
2000年第五次人口普查，桃源縣總?cè)丝?32771人，其中（15個鎮(zhèn)、25個鄉(xiāng)）：漳江鎮(zhèn)112497人，陬市鎮(zhèn)53587人，盤塘鎮(zhèn)21096人，熱市鎮(zhèn)29628人，黃石鎮(zhèn)19970人，漆河鎮(zhèn)55412人，理公港鎮(zhèn)15568人，觀音寺鎮(zhèn)23264人，龍?zhí)舵?zhèn)27675人，三陽港鎮(zhèn)23407人，剪市鎮(zhèn)24384人，茶庵鋪鎮(zhèn)24717人，西安鎮(zhèn)14443人，沙坪鎮(zhèn)16697人，桃花源鎮(zhèn)29351人，青林鄉(xiāng)22310人，車湖垸鄉(xiāng)15554人，楓樹鄉(xiāng)30403人，木塘垸鄉(xiāng)34059人，架橋鄉(xiāng)30933人，馬鬃嶺鄉(xiāng)21398人，雙溪口鄉(xiāng)23681人，郝坪鄉(xiāng)10969人，九溪鄉(xiāng)21674人，黃甲鋪鄉(xiāng)16771人，鐘家鋪鄉(xiāng)15568人，牛車河鄉(xiāng)13196人，余家坪鄉(xiāng)21183人，太平橋鄉(xiāng)15885人，浯溪河鄉(xiāng)13810人，深水港鄉(xiāng)19883人，泥窩潭鄉(xiāng)17509人，凌津灘鄉(xiāng)17625人，興隆街鄉(xiāng)11546人，太平鋪鄉(xiāng)10670人，牯牛山鄉(xiāng)6625人，楊溪橋鄉(xiāng)10759人，寺坪鄉(xiāng)12954人，鄭家驛鄉(xiāng)12970人，蘆花潭鄉(xiāng)13140人。
2002年8月15日，湖南省民政廳湘民行發(fā)[2002]12號文件批準，撤銷凌津灘鄉(xiāng)、馬鬃嶺鄉(xiāng)、架橋鄉(xiāng)，設立凌津灘鎮(zhèn)、馬鬃嶺鎮(zhèn)、架橋鎮(zhèn)。區(qū)劃調(diào)整后，桃源縣轄18個鎮(zhèn)、22個鄉(xiāng)（其中2個民族鄉(xiāng)）：漳江鎮(zhèn)、陬市鎮(zhèn)、盤塘鎮(zhèn)、熱市鎮(zhèn)、黃石鎮(zhèn)、漆河鎮(zhèn)、理公港鎮(zhèn)、觀音寺鎮(zhèn)、龍?zhí)舵?zhèn)、三陽港鎮(zhèn)、剪市鎮(zhèn)、茶庵鋪鎮(zhèn)、西安鎮(zhèn)、沙坪鎮(zhèn)、桃花源鎮(zhèn)、架橋鎮(zhèn)、馬鬃嶺鎮(zhèn)、凌津灘鎮(zhèn)、青林回族維吾爾族鄉(xiāng)、車湖垸鄉(xiāng)、楓樹維吾爾族回族鄉(xiāng)、木塘垸鄉(xiāng)、雙溪口鄉(xiāng)、郝坪鄉(xiāng)、九溪鄉(xiāng)、黃甲鋪鄉(xiāng)、鐘家鋪鄉(xiāng)、牛車河鄉(xiāng)、佘家坪鄉(xiāng)、太平橋鄉(xiāng)、浯溪河鄉(xiāng)、深水港鄉(xiāng)、泥窩潭鄉(xiāng)、興隆街鄉(xiāng)、太平鋪鄉(xiāng)、牯牛山鄉(xiāng)、楊溪橋鄉(xiāng)、寺坪鄉(xiāng)、鄭家驛鄉(xiāng)、蘆花潭鄉(xiāng)。共有43個居委會、828個行政村。2004年底，全縣總?cè)丝?71170人。
2011年，湖南省民政廳（湘民行發(fā)[2011]7號）批復同意：將漳江鎮(zhèn)的鳳麒、龍坪、甘潭3個行政村和剪市鎮(zhèn)的張家灣、廣福殿、白麟洲3個行政村劃歸桃花源鎮(zhèn)管轄。行政區(qū)劃調(diào)整后，桃花源鎮(zhèn)轄2個社區(qū)、36個行政村，總面積142.48平方千米，總?cè)丝?.87萬人，鎮(zhèn)政府駐地不變；漳江鎮(zhèn)轄16個社區(qū)、31個行政村，總面積125.06平方千米，總?cè)丝?2.04萬人，鎮(zhèn)政府駐地不變；剪市鎮(zhèn)轄2個社區(qū)、25個行政村，總面積92.68平方千米，總?cè)丝?.19萬人，鎮(zhèn)政府駐地不變。
2010年第六次人口普查，桃源縣總?cè)丝?53662人，其中：漳江鎮(zhèn)121377人，陬市鎮(zhèn)51155人，盤塘鎮(zhèn)19942人，熱市鎮(zhèn)26041人，黃石鎮(zhèn)16600人，漆河鎮(zhèn)50392人，理公港鎮(zhèn)14989人，觀音寺鎮(zhèn)20512人，龍?zhí)舵?zhèn)22618人，三陽港鎮(zhèn)21913人，剪市鎮(zhèn)20437人，茶庵鋪鎮(zhèn)22414人，西安鎮(zhèn)13168人，沙坪鎮(zhèn)14854人，桃花源鎮(zhèn)26340人，架橋鎮(zhèn)26307人，馬鬃嶺鎮(zhèn)19272人，凌津灘鎮(zhèn)17248人，青林回族維吾爾族鄉(xiāng)21242人，車湖垸鄉(xiāng)15335人，楓樹維吾爾族回族鄉(xiāng)27087人，木塘垸鄉(xiāng)27870人，雙溪口鄉(xiāng)21840人，郝坪鄉(xiāng)9458人，九溪鄉(xiāng)18861人，黃甲鋪鄉(xiāng)15073人，鐘家鋪鄉(xiāng)13086人，牛車河鄉(xiāng)11424人，佘家坪鄉(xiāng)17230人，太平橋鄉(xiāng)14164人，浯溪河鄉(xiāng)12000人，深水港鄉(xiāng)18089人，泥窩潭鄉(xiāng)15807人，興隆街鄉(xiāng)10474人，太平鋪鄉(xiāng)9203人，牯牛山鄉(xiāng)4822人，楊溪橋鄉(xiāng)9554人，寺坪鄉(xiāng)11835人，鄭家驛鄉(xiāng)11169人，蘆花潭鄉(xiāng)12460人。
2011年，桃源縣實施村級區(qū)劃調(diào)整。調(diào)整后，行政村數(shù)量由823縮減為361個，平均合并幅度達55%。本年末，全縣總?cè)丝?8.8萬人，其中農(nóng)業(yè)人口83.5萬人，非農(nóng)業(yè)人口15.3萬人。