因境内“炎帝陵”得名。原名酃县。明嘉靖《衡州政府志》谓“取古酃县为名”（西汉时曾于今衡阳市区东郊置酃县，东晋时废）；清乾隆《酃县志》谓今县城有酃泉，因以为名。《水经注》谓因县东有酃湖，水可酿酒而得名。
古属荆地，汉代属长沙郡茶陵县，史称“长沙茶乡之尾”。西汉至南朝陈为茶陵县地。隋为湘潭县地。唐复为茶陵县地。南宋绍兴九年（1139）为茶陵军地。宋嘉定四年（1211）析茶陵之康乐、霞阳、常平三乡置酃县。初属衡州，后属茶陵军。元属衡州路（府）。1914年～1922年属衡阳道；1937年、1940年分别属第五、第二行政督察区。
1949年属衡阳专区；1952年属湘南行政区；1954年属郴州专区，同年划安仁县云秋、草坪、大鹏三乡来属。1959年（一说1956年）与茶陵县合并，1961年复置酃县，属湘潭专区，1968年属湘潭地区。1983年后属株洲市。1994年4月5日，民政部批复（民行批[1994]55号）同意酃县更名为炎陵县。
1995年，炎陵县面积2030平方千米，人口约17.7万人。辖4个镇、12个乡、1个民族乡：城关镇、王家渡镇、沔渡镇、水口镇、十都乡、下村乡、三河乡、中村乡、东风乡、平乐乡、石洲乡、龙渣瑶族乡、垅溪乡、城东乡、船形乡、塘田乡、策源乡。县政府驻城关镇。
1996年，三河乡、十都乡撤乡建镇。1996年12月，城关镇与城东乡合并组建霞阳镇。1996年12月4日，经省人民政府批准，由原王家渡镇、塘田乡及三河镇之河光村合并组建鹿原镇。至此，炎陵县辖6个镇、8个乡、1个民族乡：霞阳镇、沔渡镇、十都镇、水口镇、三河镇、鹿原镇、垄溪乡、石洲乡、策源乡、下村乡、中村乡、龙渣瑶族乡、平乐乡、船形乡、东风乡。
2000年第五次人口普查，炎陵县常住总人口164807人，其中，霞阳镇32279人、沔渡镇13483人、十都镇11687人、水口镇14948人、三河镇17300人、鹿原镇22514人、垄溪乡7792人、石洲乡5244人、策源乡5744人、下村乡7201人、中村乡7100人、龙渣瑶族乡2026人、平乐乡2465人、船形乡7106人、东风乡7918人。
2010年第六次人口普查，炎陵县常住总人口202071人，其中，霞阳镇53347人，沔渡镇14754人，十都镇11612人，水口镇16501人，三河镇24924人，鹿原镇23176人，垄溪乡7679人，石洲乡4916人，策源乡6237人，下村乡7879人，中村乡8628人，龙渣瑶族乡3190人，平乐乡2323人，船形乡6831人，东风乡9175人，炎陵县大院农场766人，炎陵县神农谷管理局133人。
2015年11月20日，省民政厅（湘民行发[2015]57号）批复同意：霞阳镇、三河镇成建制合并设立霞阳镇。鹿原镇、东风乡成建制合并设立鹿原镇。中村乡、龙渣瑶族乡、平乐乡成建制合并设立中村瑶族乡。撤销沔渡镇、石洲乡，设立新的沔渡镇；调整十都镇部分行政区划。调整后，全县辖5个镇、5个乡（其中1个民族乡）：霞阳镇、沔渡镇、十都镇、水口镇、鹿原镇、垄溪乡、策源乡、下村乡、中村瑶族乡、船形乡。总面积2030平方千米，总人口20.22万人。