渦陽漢為城父、山桑、至縣地，北魏、北齊曾置渦陽、丹城、龍山縣。隋改置肥水縣。清同治三年（1864），由亳州、宿州、阜陽、蒙城析置渦陽縣，因襲北魏渦陽縣名而命名，屬潁州府。《水經注》：渦水“又東南逕渦陽城北”。可見渦陽在設縣之初即在渦水之南。應名渦陰，取名“渦陽”名實不符。

1996年，全縣總面積2107平方千米，總人口129.83萬人，其中農業人口117.85萬人，約占全縣總人口的90.7%。轄16個鎮10個鄉1個林場，627個村委會。另一說，轄15個鎮、11個鄉：城關鎮、高爐鎮、義門鎮、青疃鎮、石弓鎮、龍山鎮、城西鎮、雙廟鎮、楚店鎮、城東鎮、西陽鎮、高公鎮、閘北鎮、曹市鎮、新興鎮、臨湖鄉、店集鄉、花溝鄉、陳大鄉、丹城鄉、馬店鄉、牌坊鄉、耿皇鄉、標里鄉、公吉寺鄉、張老家鄉。

1997年，撤銷丹城鄉，設立丹城鎮，鎮人民政府駐丹城集；撤銷馬店鄉，設立馬店集鎮，鎮人民政府駐馬店集。

2000年第五次人口普查，全縣總人口1293192人，其中（22個鎮、4個鄉）：城關鎮92883人，城西鎮42155人，城東鎮31138人，西陽鎮37261人，雙廟鎮52951人，楚店鎮45717人，高公鎮37651人，閘北鎮50666人，高爐鎮45198人，曹市鎮59343人，青疃鎮65125人，石弓鎮47629人，龍山鎮63864人，義門鎮51996人，新興鎮51814人，臨湖鎮58073人，丹城鎮54250人，馬店集鎮43978人，花溝鎮50516人，店集鎮33554人，陳大鎮47658人，牌坊鎮46789人，耿皇鄉27674人，公吉寺鄉44162人，標里鄉50279人，張老家鄉43668人，單集林場17200人。

2002年，渦陽縣總面積2107平方千米，轄24個鎮2個鄉、1個林場，724個行政村，總人口137萬人，其中農業人口124萬人。2003年底，渦陽縣戶籍人口138.78萬人。全縣國土面積2107平方千米，其中城區規劃面積12.4平方千米。

2006年，渦陽縣轄24個鎮、2個鄉：城關鎮、城西鎮、城東鎮、西陽鎮、雙廟鎮、楚店鎮、高公鎮、閘北鎮、高爐鎮、曹市鎮、青疃鎮、石弓鎮、龍山鎮、義門鎮、新興鎮、臨湖鎮、丹城鎮、馬店集鎮、花溝鎮、店集鎮、陳大鎮、牌坊鎮、公吉寺鎮、標里鎮、耿皇鄉、張老家鄉，以及單集林場，共有381個行政村，2992個自然村。縣政府駐城關鎮。

2009年4月，撤銷城東鎮、閘北鎮和城西鎮，設立城東、渦北、城西、城關4個街道；撤銷耿皇鄉，將耿皇鄉整建制并入牌坊鎮；撤銷張老家鄉，將張老家鄉的李園、袁樓、趙屯、藤劉村委會劃入義門鎮，將張老家鄉的吳橋、新華、東華、文明村委會劃入新興鎮，將張老家鄉的張老家、魯莊、桑樓、大田、趙莊村委會匯入渦北街道。

2010年，渦陽縣轄4個街道、20個鎮：城關街道、城西街道、城東街道、渦北街道、西陽鎮、楚店鎮、高公鎮、高爐鎮、曹市鎮、青疃鎮、石弓鎮、龍山鎮、義門鎮、新興鎮、臨湖鎮、丹城鎮、馬店鎮、花溝鎮、店集鎮、陳大鎮、牌坊鎮、公吉寺鎮、標里鎮、渦南鎮。