夏、商、周为瓯地。
春秋时期属越国，战国时入楚。
汉高祖时属闽越，惠帝三年（公元前192），至武帝建元三年（公元前138），属东瓯国，国都在今永嘉县瓯北镇江北，昭帝始元二年（公元前85），属会稽郡回浦县，章帝章和元年（公元87），为章安县东瓯乡，顺帝永和三年（138）析章安县东瓯乡置永宁县属会稽郡。
三国吴太平二年（257），改属临海郡永宁县。
东晋明帝太宁元年（323），分临海郡置永嘉郡，改属之。
隋炀帝大业元年（605），恢复永嘉郡。
唐高祖武德五年（622），废永嘉郡置东嘉州，隶括州总管府，析永嘉县之楠溪、西溪两乡置永宁县。
唐太宗贞观元年（627），废东嘉州重隶于括州，永宁并入永嘉县。
唐高宗上元元年（674），从括州析永嘉、安固两县置温州，治永嘉。
唐武后载初元年（689），析永嘉置乐成县后，永嘉县辖境历五代、宋、元、明、清不变。
民国37年（1948），温溪、石染、西岙3乡划给青田县。
1949年5月，永嘉县全境解放。以瓯江为界南置温州市，北置双溪县，治岩头镇。9月21日，双溪县复称永嘉县，移治枫林镇，翌年6月迁治罗浮龙桥，12月21日迁治温州市区九山。
1950年5月，将原属温州市属的梧埏、永强、三溪、藤桥4个区划归永嘉县。
1958年该4个乡重归温州市，永嘉县治迁至上塘镇。
1961年，青田县西岙、石染、上横3乡划归永嘉县。
2001年，七都镇划入温州市。
