春秋时属巴国，战国时属楚巫郡。北周置施州及清江郡。从唐代至宋代，鄂西实行羁縻州县制。从元代至清雍正十三年，鄂西实行土司制度。雍正十三年，鄂西实行“改土归流”，改土司制为流官制，设立施南府，辖六县。民国成立后，废除施南府，各县直属于省。民国四年，属荆州道。1921年8月由荆南道恩施、宣恩、建始、利川、来凤、咸丰、鹤峰等县设置施鹤道，治恩施县。
1928年，改为鄂西行政区。1932年，改为第七行政督察区，下辖八县。抗日战争爆发后，1938年湖北省政府迁入恩施。1949年设恩施专区，专署驻恩施县，辖恩施、建始、巴东、鹤峰、宣恩、来凤、咸丰、利川等8县。1970年恩施专区改称恩施地区，地区驻恩施县。1979年撤销来凤县，设立来凤土家族自治县；恩施地区辖7县、1自治县。1981年11月7日，国务院批准设立恩施市，以恩施县城关镇为其行政区域。
1983年8月19日，国务院批准撤销恩施地区，设立鄂西土家族苗族自治州。撤销鹤峰土家族自治县，设立鹤峰县。撤销来凤土家族自治县，设立来凤县。撤销恩施县，将恩施县的行政区域并入恩施市。12月1日自治州正式成立。1986年5月27日，国务院批准撤销利川县，设立利川市。1993年4月4日，国务院（国函[1993]36号）批准鄂西土家族苗族自治州更名为恩施土家族苗族自治州。
1996年，全州面积23942平方千米，人口370.2万人，主要以土家族、苗族为主，少数民族占总人口的45.9%。辖恩施、利川2市和建始、咸丰、巴东、宣恩、来凤、鹤峰6县。州政府驻恩施市。【注：1995年4月26日，恩施州委、州政府行文，将宣恩县的沙道沟、李家河、高罗、沙坪4区和雪落寨乡划出，从5月1日起交由来凤县代管。1998年2月12日，恩施州委、州政府决定撤销代管，恢复为宣恩县管理。】
2000年第五次全国人口普查，恩施土家苗族自治州总人口3775190人。其中：恩施市755725人，利川市786984人，建始县510555人，巴东县485338人，宣恩县335984人，咸丰县363710人，来凤县316707人，鹤峰县220187人。
2001年，全州原设113个乡、镇、街道办事处，撤并25个，现变更为88个；原乡镇管辖的483个管理区，撤销451个，保留34个（其中新设2个管理区）。同年，恩施土家族苗族自治州与我国西部12个省、市、自治区及吉林延边朝鲜族自治州、湖南湘西土家族苗族自治州一起被列入国家西部大开发范围。
2003年末，恩施州总人口381.79万人，其中农业人口335.71万人。其中土家族人口169.87万人，占总人口的45%；苗族人口20.58万人，占总人口的5.5%。全州面积24061平方千米，辖537个镇、46个乡，92个居委会、2462个村委会，569个居民小组、22886个村民小组；恩施市面积3972平方千米，辖33个镇、10个乡，34个居委会、188个村委会，180个居民小组、1494个村民小组；利川市面积4603平方千米，辖26个镇、6个乡，12个居委会、575个村委会，54个居民小组、6092个村民小组；建始县面积2666平方千米，辖5个镇、5个乡，7个居委会、362个村委会，25个居民小组、3587个村民小组；巴东县面积3354平方千米，辖10个镇、2个乡，13个居委会、490个村委会，93个居民小组、3929个村民小组；宣恩县面积2730平方千米，辖3个镇、6个乡，5个居委会、280个村委会，23个居民小组、2692个村民小组；咸丰县面积2520平方千米，辖5个镇、5个乡，5个居委会、184个村委会，30个居民小组、1931个村民小组；来凤县面积1344平方千米，辖3个镇、5个乡，11个居委会、185个村委会，86个居民小组、1821个村民小组；鹤峰县面积2872平方千米，辖2个镇、7个乡，5个居委会、198个村委会，78个居民小组、1340个村民小组。
2004年末，全州面积24398平方千米，总人口3826673人。辖5个街道、37个镇、46个乡，92个居委会、2422个村委会。2005年末，恩施州辖2个县级市、6个县，共有88个乡级单位（5个街道、37个镇、46个乡）。
2010年第六次人口普查，恩施州常住总人口3290294人，其中：恩施市749574人，利川市654094人，建始县412038人，巴东县420840人，宣恩县310368人，咸丰县300618人，来凤县242870人，鹤峰县199892人。