夏、商、周三代，属扬州。战国，属楚。秦，属鄣郡。汉，属丹阳郡。东汉置铜官镇（今五松镇）。三国，属吴。晋，属宣城郡春谷县。南朝宋、齐属宣城郡；梁属南陵郡；陈属长江州。隋，属宣州。唐，属宣州。文德元年（888年）析南陵之工山、安定、凤台、丰资、归化五乡置义安县，县治设于顺安，寻废，置铜官冶。
南唐保大九年（951年），改旧义安县为铜陵县，县治移于江浒（即古铜官镇），属升州。因铜官山为名；一说因县境有山产铜，故名铜陵。宋属江东路池州。元属江南道池州路。无末陈友谅部将赵普胜克县城，邑令陶起祖迁县治于顺安。明初邑令时守道复迁县治于五松镇（今五松镇），属池州府。清属池州府。民国元年（1912年），直属安徽省。民国三年6月属安徽省芜湖道。民国21年（1932年）10月，属第二专区。民国27年（1938年）8月6日改属第八专署。
1949年4月21日铜陵县解放，县城为江南解放第一城。5月13日属皖南行署池州专区。1952年2月4日改属皖北署安庆专区。1956年设铜官山市。1958年9月5日经国务院批准，撤铜陵县建制，并入铜官山，改名铜陵市。1959年4月3日经国务院批准，恢复铜陵县建制，属安庆专区。1965年7月14日改属池州专区。1974年3月1日经安徽省革命委员会批准，改属铜陵市。2015年12月3日，国务院（国函[2015]206号）批复：同意撤销铜陵县，设立铜陵市义安区，以原铜陵县的行政区域为义安区的行政区域，义安区人民政府驻五松镇人民大道95号。
1990年全县有4个镇，14个乡，13个居委会，199个村委会。1991年8月成立太平乡太平街道居委会。1992年2月成立新桥乡丹凤居委会和董店乡董店街道居委会。1993年，撤西湖乡建西湖镇。1994年，撤新桥乡、朱村乡、董店乡，建新桥镇、朱村镇、董店镇。1995年成立西湖镇西凤居委会。1996年6月成立顺安镇金岱居委会、城关镇万鸡山居委会，同年8月成立朱村镇朱村街道居委会。
1996年，铜陵县面积886平方千米，人口约34.5万人，辖8个镇、10个乡：城关镇、钟鸣镇、顺安镇、大通镇、西湖镇、新桥镇、朱村镇、董店镇、安平乡、胥坝乡、太平乡、和平乡、永丰乡、流潭乡、钟仓乡、老洲乡、金榔乡、新建乡。县政府驻城关镇。1999年10月，将铜陵县城关镇近城村、近市村和西湖镇工农村划归铜陵市狮子山区。
2000年第五次人口普查，铜陵县常住总人口322239人，其中，城关镇43230人，大通镇9088人，顺安镇23638人，钟鸣镇30231人，西湖镇22000人，董店镇18048人，朱村镇22902人，新桥镇27163人，新建乡10508人，老洲乡10825人，金榔乡14181人，永丰乡11337人，流潭乡9866人，钟仓乡11324人，和平乡12814人，太平乡12685人，胥坝乡14309人，安平乡18090人。
2000年末，铜陵县辖8个镇、10个乡，20个居委会、196个村委会。2001年末，将铜陵县西湖镇整建制划归狮子山区管辖。
2004年5月，铜陵县将7镇10乡调整为5镇4乡： 一、撤销和平乡、太平乡、钟仓乡、流潭乡、永丰乡、安平乡、胥坝乡、新建乡、金榔乡、钟鸣镇、新桥镇、顺安镇、朱村镇、董店镇、大通镇。 二、调整设立西联乡、东联乡、胥坝乡、钟鸣镇、顺安镇、天门镇、大通镇。（1）将原太平乡、和平乡和钟仓乡整建制合并，设立西联乡。调整后的西联乡辖2个居委会，32个村委会，总面积76平方千米，总人口3.83万人。乡政府驻三孔闸。（2）将原永丰乡、流潭乡整建制合并，设立东联乡。调整后的东联乡辖22个村委会，总面积53平方千米，总人口2.44万人。乡政府驻毛桥。（3）将原安平乡、胥坝乡整建制合并，设立新的胥坝乡。调整后的胥坝乡辖1个居委会，23个村委会，总面积86平方千米，总人口3.57万人。乡政府驻胥坝。（4）将原金榔乡、钟鸣镇整建制合并，设立新的钟鸣镇。调整后的钟鸣镇辖1个居委会，24个村委会，总面积154平方千米，总人口4.64万人。镇政府驻钟鸣。（5）将原新桥镇、顺安镇整建制合并，设立新的顺安镇。调整后的顺安镇辖4个居委会，27个村委会，总面积138平方千米，总人口5.12万人。镇政府驻金山。（6）将原朱村镇、董店镇整建制合并，设立天门镇。调整后的天门镇辖2个居委会，25个村委会，总面积166平方千米，总人口4.44万人。镇政府驻高岭头。（7）将原大通镇、新建乡整建制合并，设立新的大通镇。调整后的大通镇辖4个居委会，10个村委会，总面积70平方千米，总人口2.2万人。镇政府驻大通。 三、保留城关镇、老洲乡，并将城关镇更名为五松镇。
2004年11月30日，铜陵市启动行政区划调整工作：将铜陵县大通镇划归郊区管辖。2004年末，铜陵县辖4个镇、4个乡。
2010年第六次人口普查，铜陵县常住总人口249595人，其中，五松镇47421人，顺安镇46243人，钟鸣镇37585人，天门镇35572人，老洲乡8352人，东联乡19381人，西联乡31601人，胥坝乡21595人，循环经济园512人，金桥工业园1333人。