古县城曾设现八团乡古城营，据《元和郡县志》云：“因南临茶山，县以为名”。一说因中华民族始祖炎帝神农氏“崩葬于茶乡之尾”而得名。西汉元封五年（公元前106年）始置县，属长沙国。隋开皇九年（589年）并入湘潭县；唐武德四年（621年）置茶陵县，贞观九年（635年）废，圣历元年（698年）复置；五代为楚潭州长沙府茶陵县地。
北宋为衡州茶陵县。南宋绍兴九年（1139年）升县为军，嘉定四年（1211年）划出康乐、霞阳（一作云阳）、常平三乡设置酃县，仍属茶陵军；元为天临路醴陵州、攸州和湘潭州地，以及衡州路酃县。元世祖十九年（1282年）升县为州；明为属长沙府，明洪武五年（1372年）改州为县，成化十八年（1482年）又升县为州；民国二年（1913年）改州为县，属湘江道。1937年为第二行政督察区茶陵县。
1949年8月15日茶陵解放，9月相继成立了县和区、乡人民政府，始属衡阳专区管辖，1952年8月划归湘潭专区。1959年5月，茶陵县和酃县并为一县，仍称茶陵县；1961年6月，又将酃县划归原置，属湘潭专区。1968年属湘潭地区。1983年划归株洲市。
1995年，茶陵县面积2500平方千米，人口约57.2万人。辖9个镇、16个乡：城关镇、严塘镇、虎踞镇、界首镇、高陇镇、浣溪镇、湖口镇、腰陂镇、潞水镇、八团乡、七地乡、下东乡、小田乡、马江乡、火田乡、平水乡、江口乡、尧水乡、枣市乡、洣江乡、思聪乡、桃坑乡、秩堂乡、舲舫乡、湘东乡。县政府驻城关镇。
1996年，火田乡撤乡建镇，10月枣市乡、平水乡撤乡建镇。1998年马江乡撤乡建镇。至此，茶陵县辖13个镇、12个乡。
2000年第五次人口普查，茶陵县常住总人口493059人，其中，城关镇48141人、界首镇24161人、严塘镇25003人、湖口镇19754人、浣溪镇12362人、马江镇24508人、高陇镇13286人、腰陂镇33754人、潞水镇19942人、虎踞镇22127人、平水镇23405人、枣市镇24482人、火田镇20148人、江口乡3921人、桃坑乡9486人、下东乡40826人、铃舫乡22638人、思聪乡25524人、米江乡24338人、尧水乡10816人、八团乡5282人、湘东乡6124人、秩堂乡18724人、小田乡3200人、七地乡11107人。
2001年，撤销湘东乡，并入高陇镇。至此，茶陵县辖13个镇、11个乡。
2005年4月27日，株洲市人民政府（株政办发[2005]11号）转发省民政厅湘民行发[2005]10号文件批复同意茶陵县部分乡镇行政区划调整：（1）小田乡与秩堂乡合并设立新的秩堂乡。以原小田乡和秩堂乡的行政区域为新设秩堂乡的行政区域，新的秩堂乡辖18个建制村，总面积152平方千米，总人口2.65万人，乡人民政府驻彭家祠（原秩堂乡人民政府驻地）。（2）江口乡与桃坑乡合并设立新的桃坑乡。以原江口乡和桃坑乡的行政区域为新设桃坑乡的行政区域，新的桃坑乡辖25个建制村，总面积277平方千米，总人口1.75万人，乡人民政府驻坑口圩（原桃坑乡人民政府驻地）。（3）将茶陵县红色农场区域划入火田镇的行政区域。火田镇辖1个居委会、14个建制村，总面积141平方千米，总人口2.32万人，镇人民政府驻地不变。
2005年末，全县总人口156201户、571508人，其中非农业人口78692人。辖13个镇、9个乡：城关镇、界首镇、严塘镇、湖口镇、浣溪镇、马江镇、高陇镇、腰陂镇、潞水镇、虎踞镇、平水镇、枣市镇、火田镇、桃坑乡、下东乡、舲舫乡、思聪乡、洣江乡、尧水乡、八团乡、秩堂乡、七地乡，以及2个办事处，共有359个行政村。
2007年，尧水乡（横屋村除外）并入严塘镇，七地乡以及原尧水乡横屋村并入腰陂镇。2009年12月2日，省民政厅（湘民行发[2009]13号）批复同意撤销秩堂乡设立秩堂镇。
2010年第六次人口普查，茶陵县常住总人口575436人，其中，城关镇73223人，界首镇28241人，湖口镇23176人，浣溪镇16322人，马江镇27709人，高陇镇18632人，潞水镇23224人，虎踞镇26415人，平水镇28025人，枣市镇25390人，火田镇22603人，严塘镇38963人，腰陂镇51459人，秩堂镇26431人，下东乡38076人，舲舫乡29605人，思聪乡23603人，洣江乡26977人，八团乡6111人，桃坑乡9654人，茶陵监狱4732人，汉背办事处2612人，利民办事处4253人。
2013年，省民政厅（湘民行发[2013]33号）批复同意：将下东乡的东山坝、光辉2个建制村划归城关镇管辖；利民办事处的管辖范围连同腰陂镇的下清建制村划归思聪乡管辖；湖塘渔场的管辖范围连同严塘镇的沙溪建制村划归洣江乡管辖；茶陵县监狱米晒坪社区连同茶陵县示范繁殖农场的管辖范围划归下东乡管辖。撤销城关镇、思聪乡、洣江乡、下东乡，设立云阳、思聪、洣江、下东4个街道。调整后，全县辖4个街道、13个镇、3个乡：云阳街道、思聪街道、洣江街道、下东街道、界首镇、湖口镇、浣溪镇、马江镇、高陇镇、潞水镇、虎踞镇、平水镇、枣市镇、火田镇、严塘镇、腰陂镇、秩堂镇、舲舫乡、八团乡、桃坑乡。县政府驻云阳街道交通街。【株政办发[2013]29号；2014年10月21日茶政办发[2014]200号】
2015年11月20日，省民政厅（湘民行发[2015]61号）批复同意：撤销潞水、腰陂2个镇，设立腰潞镇；调整思聪、洣江2个街道的管辖范围。八团乡与火田镇成建制合并设立火田镇。浣溪镇与湖口镇成建制合并设立湖口镇。平水镇与虎踞镇成建制合并设立虎踞镇。调整后，全县辖4个街道、10个镇、2个乡：云阳街道、思聪街道、洣江街道、下东街道、界首镇、湖口镇、马江镇、高陇镇、虎踞镇、枣市镇、火田镇、严塘镇、秩堂镇、腰潞镇、舲舫乡、桃坑乡。总面积2500平方千米，总人口62万人。