洮南，因治所位于洮儿河南岸而得名。唐属松漠都督府。辽置泰州及乐康县，金承安三年（1198）撤州置金安县。元初是哈赤温封地，先后隶属泰宁府、泰宁路。明时属奴儿干都司泰宁卫。境内四家子古城，曾是辽上京道泰州和德昌节度使、金北京路泰州、元开元路泰宁府、明泰宁卫的治所。清初属科尔沁右翼前旗扎萨克领地。1902年（光绪二十八年）属扎萨克图蒙荒行局。1904年（光绪三十年）于双流镇设置洮南府，领靖安、开通等县，隶属盛京将军管辖。1907年4月（光绪三十三年三月），“裁将军，设行省”，改隶奉天行省管辖。
1913年2月，废府改为洮南县，隶属奉天省北路道。1914年6月，改隶洮昌道。1929年2月，废止道制，改由辽宁省（奉天省改称）直辖。东北沦陷后，初隶奉天省，1934年12月划归龙江省管辖。1945年11月，洮南县划归嫩江省管辖。1946年1月，改隶吉江行政区；3月，划归嫩南行政区；4月，将庆平、永平等10个村划出，设置洮北县，驻瓦房村；洮南县改隶辽吉行政区。1947年1月，划归辽北省管辖。1948年7月，划归嫩江省管辖。1949年5月，撤销嫩江省，划归黑龙江省管辖。
1954年8月，划归吉林省白城子区专员公署；9月15日，正式划归吉林省管辖，隶属白城专区。1958年11月21日，国务院批准，将白城县与洮南县合并，改为洮安县，县人民委员会驻洮南镇。1987年5月21日，国务院批准，撤销洮安县，设立洮南市（县级），以原洮安县的行政区域为洮南市的行政区域；同年7月正式撤县建市。洮南市设立后仍归白城地区行署管辖。1993年，将洮南市划归吉林省直辖，委托白城市（地级）代管。
1904年设洮南府，辖靖安（今白城市）、开通县（今通榆县一部分），洮南府自辖8个社，125个村屯。1913年，撤洮南府，设洮南县，全县辖东、西、南、北4个乡，78个村。1914年改乡制为区村制。1925年，全县辖6个区，9个街，68个村。1933年实行保甲制。1935年，全县辖7个区，22个保，317个屯。1938年，改保甲制为街村制；县城（第一区，2个保）改为洮南街，设立街公所；街下设9个区；农村20个保改为16个村。
1946年1月，成立洮南县民主政府，划归吉江行政区洮南专区管辖。2月，吉江行政区驻地迁到洮南，洮南县划归第一专区。3月，划归嫩南行政区管辖，专署驻洮南。辖洮南、洮安、镇东、安广、赉北、泰赉、景星、突泉、开通、瞻榆、杜尔伯特旗等县、旗。4月16日，嫩南行政公署通令，将洮南县北部的庆平、庆远、水平、永安、万宝、宝利、瓦房、富贵、兴隆、新立10个村划出，设立洮北县，县政府驻地瓦房镇；洮南县辖9个区。6月，划归辽吉行政区四专区。8月，归辽吉行政区直辖；洮南县辖8个区，62个村。12月，复归辽吉行政区四专区。
1947年8月，划归辽北省直辖。1948年2月，划归辽北省白城子后方办事处。7月，划归嫩江省。8月17日，划归辽北省白城子专区。9月，嫩江省决定撤销洮北县。将所属各区划归洮安县（白城县）。10月，划归嫩江省白城子办事处。1949年4月，洮南县辖8个区，改属黑龙江省；设洮南县人民政府。1950年，洮南县辖6个区，4个街，71个村。1956年，设洮南县人民委员会；撤区，划为1个镇、16个乡。
1958年1月，将16个乡合并为7个乡；8月，将7个乡合并为红旗、东风、东方红、志强4个乡。10月23日，吉林省人民委员会决定撤销白城县，设立白城市，将原白城县所辖的20个乡，并入洮南县，并将洮南县改名为洮安县（沿用白城县旧称），驻洮南镇。仍隶属于白城专区。
1959年9月19日，将全县25个乡、镇改为17个公社，计213个生产大队。1962年10月，将17个公社划为25个公社；同年，白城市所属三合、大兴、平安人民公社划归洮安县。1964年，将洮南镇人民公社改为洮南镇人民委员会，增设镇西、万宝2镇。1965年12月，洮安县辖3个镇、29个公社，213个生产大队。
1968年，撤销洮安县人民委员会，成立洮安县革委会。1971年12月，洮安县辖32个公社，311个生产大队。1976年胡力吐蒙古族公社划归科尔沁右翼前旗（1979年仍划归洮安县）。1979年7月，洮安县辖27个公社、3个镇，295个生产大队，1394个生产小队。1980年初，洮安县辖27个公社、3个镇，295个生产大队，1394个生产小队；撤销洮安县革委会，成立洮安县人民政府。
1983年12月10日，除洮南、万宝、岭下3个镇外，将28个公社改为乡，将310个生产大队改为村。1984年12月25日，撤销瓦房乡、黑水乡，设立瓦房镇、黑水镇；全县辖5个镇、26个乡。1985年12月，洮安县辖5个镇、26个乡，310个村。1987年，三合、林海2乡划归白城市管辖；全市辖6个街道、4个镇、24个乡，82个居委会、291个村委会，852个自然屯，541个居民组（未含岭下镇、万宝镇）。。1993年，将洮南市的岭下镇、洮河镇、岭下乡、永胜乡、洮东乡、金祥乡、德顺乡划归洮北区管辖。
1995年12月，洮南市面积5107.8平方千米，人口约42.5万人，辖6个街道、5个镇、16个乡：团结街道、富文街道、光明街道、兴隆街道、永康街道、通达街道、瓦房镇、万宝镇、黑水镇、那金镇、安定镇、胡力吐蒙古族乡、万宝乡、聚宝乡、煤窑乡、东升乡、野马乡、永茂乡、兴业乡、蛟流河乡、大通乡、福顺乡、幸福乡、二龙乡、向阳乡、呼和车力蒙古族乡、洮府乡，共有83个居委会、221个村委会。
2000年第五次人口普查，全市总人口441096人，其中：团结街道33208人、富文街道16232人、光明街道26019人、兴隆街道21484人、永康街道24789人、通达街道15482人、瓦房镇21151人、万宝镇24113人、黑水镇19402人、那金镇18604人、安定镇19133人、胡力吐蒙古族乡8724人、万宝乡9052人、聚宝乡10333人、煤窑乡17864人、东升乡14075人、野马乡9888人、永茂乡14219人、兴业乡8414人、蛟流河乡16303人、大通乡15110人、福顺乡11543人、幸福乡11131人、二龙乡14503人、向阳乡17958人、呼和车力蒙古族乡9738人、洮府乡12624人。
2000年末，洮南市总人口431699人，其中城区人口121401人，占总人口的28.1%。2002年末，洮南市总人口43.7万人，其中非农业人口15.3万人。辖6个街道、5个镇、14个乡、2个民族乡。2003年末，洮南市面积5103平方千米。总人口44.3万人，其中农业人口27.6万人，占总人口的62.3%。辖6个街道、5个镇、14个乡、2个民族乡，共有221个行政村。
2005年，撤销洮府乡、向阳乡，设立洮府街道、向阳街道；撤销煤窑乡，并入万宝镇；福顺乡、幸福乡、兴业乡合并设立福顺镇。全市辖8个街道、6个镇、10个乡：团结街道、富文街道、光明街道、兴隆街道、永康街道、通达街道、洮府街道、向阳街道、瓦房镇、万宝镇、黑水镇、那金镇、安定镇、福顺镇、胡力吐蒙古族乡、万宝乡、聚宝乡、东升乡、野马乡、永茂乡、蛟流河乡、大通乡、二龙乡、呼和车力蒙古族乡。