唐天授二年（691），始建武义县，属婺州。五代至宋不变。
元、明、清三朝，虽曾改州为路、改路为宁越府、最后又改称为金华府，但隶属关系一直没有变化。
民国元年（1912）属金华道。
民国16年（1927）废道制，直属浙江省。
民国24年（1935）属第四行政督察区。
民国35年（1946）撤销第四行政督察区，再度直属浙江省。
民国37年（1948）属第三行政督察区，同年7月改属第八行政督察区。
解放时，武义县属金华专区。
宣平县属丽水专区，1952年改属衢州专区。
1954年，衢州专区撤销改属金华专区。
1958年5月，宣平县建制撤销，县级机构与16个乡镇并入武义县，另外5个乡镇划入丽水县。
1958年10月，武义县建制撤销，并入永康县。
1961年12月，经国务院批准恢复武义县建制。
1985年5月，金华专区改为金华市，武义县属金华市。
2001年9月20日，浙政函[2001]191号批复同意武义县行政区划调整：撤销新塘乡、竹客乡、云华乡建制，原新塘乡、竹客乡和原云华乡大部（云溪、白岩头、荷丰、金川、清湖、皮子源、华塘7村）并入柳城畲族镇。柳城畲族镇辖54村、1居，定址丰产村。原云华乡的上江村、民丰村划归桃溪镇管辖。将桃溪镇原位
于白姆乡境内的白菓树脚自然村划归白姆乡沿朱岭村。桃溪镇辖27村，驻陶村（原址）。撤销新宅乡、宣武乡、明山乡建制，合并设立新宅镇。新宅镇辖46村，驻新宅村（原新宅乡址）。撤销茭道乡建制，设立茭道镇。茭道镇辖12村、1居，定址杨家东莹社区。撤销武阳镇、邵宅乡、桃溪滩乡建制，改由武义县政府直辖并调整设立街道办事处。调整后，武义县辖柳城畲族、履坦、桐琴、泉溪、新宅、王宅、桃溪、茭道8个镇，大田、白姆、俞源、坦洪、西联、三港、大溪口7个乡，县域中心设若干街道办事处。
2001年9月24日，金政[2001]104号通知同意武义县设立白洋、壶山、熟溪3个街道办事处：（1）白洋街道办事处：管理原武阳镇东北部及原邵宅乡的4社区、48村，驻县经济开发区。（2）壶山街道办事处：管理原武阳镇西北部及原桃溪滩乡的5社区、27村，驻星光社区。（3）熟溪街道办事处：管理原武阳镇中、南部的3社区、37村，驻双路新村。
2002年，武义县辖3个街道、8个镇、7个乡，14个社区、1个居民区、544个行政村：白洋街道、壶山街道、熟溪街道、履坦镇、桐琴镇、泉溪镇、王宅镇、桃溪镇、柳城畲族镇、新宅镇、茭道镇、大田乡、白姆乡、坦洪乡、西联乡、三港乡、大溪口乡、俞源乡。
2004年底，武义县辖3个街道、8个镇、7个乡，14个社区居委会、2个居委会、544个村委会，面积1577平方千米，人口密度208人/平方千米。
