轄境古時(shí)分屬回浦縣、章安縣、永寧縣、樂(lè)成縣。
唐會(huì)昌二年（842）置樂(lè)成縣玉瑠鎮(zhèn)。
北宋屬樂(lè)清縣玉環(huán)鄉(xiāng)。
明洪武二十年（1387）禁海遷界徙民，并設(shè)楚門千戶所，為抗倭要地。
成化十二年（1476）置太平縣（今溫嶺市）玉環(huán)鄉(xiāng)。
清順治十八年（1661）再度禁海遷界。
雍正六年（1728）置玉環(huán)廳，屬溫州府。
1912年改玉環(huán)縣，屬溫處道。
1914年改屬甌海道。
1927年直屬于省。
1932年建立行政督察區(qū)，屬溫州轄區(qū)。
1948年屬浙江第五行政督察區(qū)。
1949年洞頭諸島劃入，并劃溫西區(qū)屬溫嶺縣，屬溫州專區(qū)。
1953年析置洞頭縣。
1958年洞頭縣復(fù)并入。
1959年并入溫嶺縣，同時(shí)析原洞頭縣轄地屬溫州。
1962年復(fù)置玉環(huán)縣，屬臺(tái)州專區(qū)，形成現(xiàn)今之政區(qū)范圍。
1994年屬臺(tái)州市。
2017年5月13日民政部發(fā)文玉環(huán)撤縣設(shè)市，改為玉環(huán)市。