沅江，又稱沅水，長江流域洞庭湖支流。沅江市以“沅水歸宿之地”而得名。（《太平寰宇記》卷113岳州橋江縣：隋開皇“十八年，改安樂縣為沅江縣，蓋取沅水為名”。——中國地名語源詞典）
早在新石器時代晚期，沅江即有人類繁衍生息。出土文件證明，距今5000年左右，在赤山、漉湖等地，就已形成村落。進入青銅器時代后，在今蓮子塘一帶，聚居村落已趨密集。
東周以前，沅江屬《書·禹貢》所載九州中的荊州管轄。春秋戰(zhàn)國時期,沅江成為了湘楚文化的重要發(fā)源地之一。戰(zhàn)國時期為楚國黔中郡屬地。秦屬長沙郡。西漢屬益陽縣，南朝梁武帝（公元522年）置藥山縣為沅江市境置縣之初。隋改為安樂縣，因沅江在縣境注入洞庭湖而改名沅江縣、宋改名為喬江縣。宋乾德元年（963年），復(fù)名沅江縣。
民國29年起（1940年），沅江縣屬于第五行政督察區(qū)。
1949年湖南各地相繼解放，國民黨政府在湖南的統(tǒng)治宣告結(jié)束，各行政督察區(qū)的建置隨之瓦解。是年8月，成立新的湖南臨時政府（1950年4月正式成立省人民政府）后，全省設(shè)1個省轄市、10個專區(qū)。專區(qū)設(shè)專員公署，為省政府派出機關(guān)。沅江縣屬于益陽專區(qū)。
1952年11月，益陽專區(qū)建置撤銷，沅江縣劃歸常德專區(qū)，歷時10年。
新中國成立以后，特別是改革開放以來，縣域經(jīng)濟迅猛發(fā)展，綜合實力顯著增強。
1988年7月，國務(wù)院批準(zhǔn)撤銷沅江縣，成立沅江市，直屬湖南省政府由益陽地區(qū)代管。
1994年3月，國務(wù)院批準(zhǔn)撤銷益陽地區(qū)，設(shè)立地級益陽市；7月1日，“益陽市人民代表大會常務(wù)委員會”“益陽市人民政府”“中國人民政治協(xié)商會議益陽市委員會”正式掛牌。從此標(biāo)志著地級益陽市的成立。全市轄3縣（南縣、桃江、安化）、1市（沅江市）、2區(qū)（赫山、資陽）、5大國營農(nóng)場（大通湖、北洲子、金盆、千山紅、茶盤洲）和大通湖漁場。
2000年12月18日，茶盤洲國營農(nóng)場撤銷，改茶盤洲鎮(zhèn)劃歸沅江市管轄。
2004年，沅江市轄5個街道辦事處（慶云山街道辦事處、山巷口街道辦事處、凌云塔街道辦事處、團山街道辦事處、馬公鋪街道辦事處）、11鎮(zhèn)（三眼塘鎮(zhèn)、新灣鎮(zhèn)、南嘴鎮(zhèn)、草尾鎮(zhèn)、陽羅洲鎮(zhèn)、四季紅鎮(zhèn)、黃茅洲鎮(zhèn)、南大膳鎮(zhèn)、共華鎮(zhèn)、泗湖山鎮(zhèn)、茶盤洲鎮(zhèn)）、10鄉(xiāng)（萬子湖鄉(xiāng)、竹蓮鄉(xiāng)、大同鄉(xiāng)、熙和鄉(xiāng)、七子浹鄉(xiāng)、志成鄉(xiāng)、北大鄉(xiāng)、雙豐鄉(xiāng)、新華鄉(xiāng)、白沙鄉(xiāng)）、1個農(nóng)場（凈下洲農(nóng)場）、4個蘆葦場（漉湖蘆葦場、東南湖蘆葦場、萬子湖蘆葦場、魯馬湖蘆葦場），總?cè)丝?4.46萬人。
2005年，沅江市原轄的27個鄉(xiāng)、鎮(zhèn)、場、街道辦事處調(diào)整為14個：雙豐鄉(xiāng)、北大鄉(xiāng)、南大膳鎮(zhèn)合并設(shè)立南大膳鎮(zhèn)（鎮(zhèn)人民政府駐南大膳）；志成鄉(xiāng)、黃茅洲鎮(zhèn)合并設(shè)立黃茅洲鎮(zhèn)（鎮(zhèn)人民政府駐塞波嘴）；熙和鄉(xiāng)、大同鄉(xiāng)與草尾鎮(zhèn)合并設(shè)立草尾鎮(zhèn)（鎮(zhèn)人民政府駐再附垸）；七子浹鄉(xiāng)與陽羅洲鎮(zhèn)合并設(shè)立陽羅洲鎮(zhèn)（鎮(zhèn)人民政府駐陽羅洲）；將凈下洲農(nóng)場并入泗湖山鎮(zhèn)；白沙鄉(xiāng)、新華鄉(xiāng)、共華鎮(zhèn)合并設(shè)立共華鎮(zhèn)（鎮(zhèn)人民政府駐黃土包）；竹蓮鄉(xiāng)、三眼塘鎮(zhèn)合并設(shè)立三眼塘鎮(zhèn)（鎮(zhèn)人民政府駐洋海村）；山巷口、馬公鋪和團山3個街道辦事處合并設(shè)立瓊湖街道辦事處（辦事處機關(guān)駐腰塘基）；慶云山和凌云塔2個街道辦事處合并設(shè)立慶云山街道辦事處（辦事處機關(guān)駐衙門口）。茶盤洲鎮(zhèn)、新灣鎮(zhèn)、南嘴鎮(zhèn)、四季紅鎮(zhèn)、萬子湖鄉(xiāng)行政區(qū)域維持現(xiàn)狀不變。撤并萬子湖蘆葦場、魯馬湖蘆葦場、東南湖蘆葦場，設(shè)立南洞庭蘆葦場。場部駐原東南湖蘆葦場駐地；漉湖蘆葦場維持現(xiàn)狀不變。鄉(xiāng)鎮(zhèn)行政區(qū)劃調(diào)整后，沅江市共轄11個鎮(zhèn)、1個鄉(xiāng)、2個街道辦事處、2個蘆葦場。
2015年11月26日，省民政廳（湘民行發(fā)92號）批復(fù)同意：撤銷萬子湖鄉(xiāng)、三眼塘鎮(zhèn)和慶云山、瓊湖2個街道設(shè)立瓊湖、胭脂湖2個街道。調(diào)整后，全市轄2個街道、10個鎮(zhèn)、2個蘆葦場：瓊湖街道、胭脂湖街道、南大膳鎮(zhèn)、黃茅洲鎮(zhèn)、四季紅鎮(zhèn)、陽羅洲鎮(zhèn)、草尾鎮(zhèn)、泗湖山鎮(zhèn)、共華鎮(zhèn)、南嘴鎮(zhèn)、新灣鎮(zhèn)、茶盤洲鎮(zhèn)、漉湖蘆葦場、南洞庭蘆葦場。
2020年12月14日，益陽市委編辦（益編辦發(fā)【2020】80號）文件批復(fù)同意，撤銷沅江市管企業(yè)南洞庭蘆葦場、漉湖蘆葦場，設(shè)立沅江市南洞庭濕地保護與發(fā)展事務(wù)中心與沅江市漉湖濕地保護與發(fā)展事務(wù)中心。調(diào)整后，全市轄2個街道、10個鎮(zhèn)、2個中心：瓊湖街道、胭脂湖街道、南大膳鎮(zhèn)、黃茅洲鎮(zhèn)、四季紅鎮(zhèn)、陽羅洲鎮(zhèn)、草尾鎮(zhèn)、泗湖山鎮(zhèn)、共華鎮(zhèn)、南嘴鎮(zhèn)、新灣鎮(zhèn)、茶盤洲鎮(zhèn)、南洞庭濕地保護與發(fā)展事務(wù)中心、漉湖濕地保護與發(fā)展事務(wù)中心。