戰(zhàn)國(guó)時(shí)期為楚洞庭郡地。
秦屬長(zhǎng)沙郡，置益陽(yáng)縣，以縣治位于益水（今資水）之陽(yáng)而得名，是為區(qū)境置縣之初。
三國(guó)吳為衡陽(yáng)、南郡地。
晉為衡陽(yáng)、南平郡地。
南朝宋為衡陽(yáng)、長(zhǎng)沙、武陵、南平郡地。
梁置藥山郡，轄藥山、重華2縣，約當(dāng)今沅江市地；大部仍為衡陽(yáng)、南平郡地。
隋廢藥山郡，為長(zhǎng)沙、巴陵、武陵郡地。
唐為潭州或長(zhǎng)沙郡、岳州或巴陵郡地。
五代為潭州、岳州、郎州地。
北宋大中祥符五年(1012)改鼎州。
南宋乾道元年(1165)升為常德府。
元為天臨、岳州、常德、澧州路地。
元貞初升益陽(yáng)縣為州，治今益陽(yáng)，屬夭臨路。
明為長(zhǎng)沙、常德、岳州府地，益陽(yáng)州降為縣。
清為長(zhǎng)沙、常德府及南州直隸廳地。
1938年，屬湖南省第一、第二、第六行政督察區(qū)。
1940年3月，設(shè)第五行政督察區(qū)，轄益陽(yáng)、安化、湘鄉(xiāng)、寧鄉(xiāng)、漢壽、沅江等6縣，專員公署駐益陽(yáng)縣城。
1949年7月25日，益陽(yáng)專區(qū)成立，專員公署駐益陽(yáng)縣城城關(guān)區(qū)，轄益陽(yáng)、安化、湘鄉(xiāng)、寧鄉(xiāng)、漢壽、沅江共6個(gè)縣級(jí)政區(qū)，下轄35個(gè)區(qū)，9個(gè)鎮(zhèn)、1244個(gè)鄉(xiāng)。
1950年3月，益陽(yáng)縣城關(guān)區(qū)改為益陽(yáng)城關(guān)區(qū)，升為縣級(jí)區(qū)，直屬益陽(yáng)專區(qū)，9月益陽(yáng)城關(guān)區(qū)改為益陽(yáng)市。
2002年9月，撤銷大通湖、北洲子、金盆、千山紅4個(gè)農(nóng)場(chǎng)，設(shè)大通湖管理區(qū)，由市直接管理。
2002年，朝陽(yáng)經(jīng)濟(jì)開發(fā)區(qū)更名為益陽(yáng)市高新技術(shù)經(jīng)濟(jì)開發(fā)區(qū)。
2021年末全市11個(gè)街道、72個(gè)鎮(zhèn)、8個(gè)鄉(xiāng)、1個(gè)民族鄉(xiāng)。