“朝阳”一名始于清代乾隆四十三年（1778年），以境内凤凰山上的朝阳洞得名。据民国二十年（1931年）《朝阳县志》记载，因城址东邻风凰山脚下，山形如青凤昂首展翅对城似鸣状，即取《诗经》大雅篇“凤凰鸣矣，于彼高岗，梧桐生矣，于彼朝阳”之意，引“凤鸣朝阳”之句而取“朝阳”二字命名。
春秋时期，朝阳地区是山戎、东胡的活动地区。战国时，北部仍是山戎活动区，南部属燕国辽西郡。秦、西汉时期，东部属辽西郡，西部属右北平郡。东汉时，西部为鲜卑活动区，东部属辽西郡。三国时，西部属东部鲜卑，东部属昌黎郡。西晋时，西部属鲜卑的宇文部，东部属昌黎郡。东晋十六国时期，先后属前燕、前奏、后燕、北燕。前、后燕曾建都龙城（朝阳）。
南北朝时，北魏。东巍、北齐设营州，领昌黎、建德二郡。隋置柳城郡。唐置营州。辽属中京大定府，置霸州。兴宗重熙十年（1041年）升兴中府、建州、惠州、榆州、谭州、安德州和川州。金属北京路大定府，设兴中州、利州、川州、建州。元属大宁路。明洪武二十五年至永乐元年（1392年～1403年）置营州后屯卫、营州右屯卫和营州中屯卫，后均入泰宁卫。清乾隆三年（1738年）在西部设塔子沟厅。乾隆三十九年（1774年）又在东部设置三座塔厅。
乾隆四十三年（1778年）撤销二厅，分别改为建昌县和朝阳县，均属承德府管辖。光绪三十年（1904年）升朝阳县为朝阳府。民国二十年（1931年）属热河省管辖。民国二十三年（1934年）分属热河、锦州省管辖。民国二十九年（1940）建昌县与喀左合并，置喀喇沁左翼公署，归热河省管辖;朝阳县改为吐默特右旗，建平县并为喀喇沁右旗，北票县划为吐默特申旗，属锦州省管辖。
1945年九月境内相继解放，归热河省管辖。1946年一度被国民党占领。1947年秋，全境第二次解放，仍属热河省。1956年划归辽宁省。1958年以朝阳县城区设立朝阳市。原锦州专区所属朝阳、建平（驻建平镇）、北票、建昌、凌源等5县和喀喇沁左翼蒙古族自治县（驻大城子镇）交由朝阳市领导。1959年建平县驻地由建平镇迁叶柏寿镇。1964年撤销朝阳市，并入朝阳县。设立朝阳专区，专署驻朝阳县。原朝阳市所属朝阳、建平（驻叶柏寿镇）、北票、凌源、建昌5县和喀喇沁左翼蒙古族自治县（驻大城子镇）划归朝阳专区。辖5县、1自治县。
1970年朝阳专区改称朝阳地区。1979年8月30日，国务院批准复设朝阳市（1980年6月正式成立），以朝阳县的朝阳镇，城郊公社，七道泉子公社的南七道泉子大队、北七道泉子大队、上河首大队、下河首大队、公皋大队、水泉大队、芹菜沟大队7个大队，边杖子公社的铁匠炉大队、大西山生产队，西大营子公社的半拉山子大队、哨口大队，凌北公社的新荒地生产队为朝阳市的行政区域。朝阳市由朝阳地区领导。地区驻朝阳市，辖1市、5县、1自治县。
朝阳地区面积22900平方千米。人口3465488人。辖朝阳市（县级市）、朝阳县、建平县、喀喇沁左翼蒙古族自治县、建昌县、北票县等一市六县。分辖31个街道、6个镇、185个公社。地区行政公署驻朝阳市。
1984年6月30日经国务院批准（国函[1984]104号）：（1）朝阳市升为省辖市，设立双塔、龙城两个区。以原朝阳市的行政区域（除七道泉子乡外）设立双塔区。将朝阳县的长宝营子、西大营子、他拉皋、边杖子四个乡划归朝阳市，和原朝阳市七道泉子乡合并设立龙城区。（2）撤销朝阳地区，将朝阳、北票、建平、建昌、凌源5县和喀尔沁蒙古族自治县划归朝阳市管辖。
1985年1月17日，国务院批准撤销北票县设立北票市（县级）。1989年6月12日，国务院批准将朝阳市的建昌县划归锦西市管辖。1991年12月21日，民政部批准（民行批[1991]93号）撤销凌源县，设立凌源市。
1993年1月至3月，朝阳市政府批准对龙城区、双塔区及朝阳县的部分乡镇进行重新调整：将龙城区的他拉皋乡、长宝营子乡划入双塔区管辖；将龙城区西大营子镇的郭家、波赤、东山、拉拉屯四个村划入朝阳县管辖；同时将朝阳县的召都巴镇、双塔区沈承路以西（包括龙城区人民政府所在地）以及新华街道划入龙城区管辖；将双塔区孟克乡的东三家村、八里堡乡的吴家洼村划归龙城区七道泉子镇管辖。
1996年，朝阳市面积19758.3平方千米，人口约326.2万人（《中国政区大典》数据），辖朝阳、建平2县，喀喇沁左翼蒙古族自治县和双塔、龙城2区，代管北票、凌源2市。市政府驻朝阳大街。
2000年第五次人口普查，朝阳市常住总人口3194828人。其中：双塔区321413人、龙城区153625人、朝阳县584959人、建平县543405人、喀喇沁左翼自治县397469人、北票市573836人、凌源市620121人。
2002年6月，总面积19730.5平方千米，总人口约324.46万人，辖2个市辖区、2个县、1个自治县，代管2个县级市，共有26个街道、61个镇、74个乡（其中3个民族乡），166个社区、1684个行政村，市政府驻朝阳大街三段7号。
2006年4月11日，《国务院关于同意辽宁省调整朝阳市部分行政区划的批复》（国函[2006]9号）：一、同意将北票市桃花吐镇、朝阳县孙家湾乡和柳城镇四家子村划归朝阳市双塔区管辖。二、将朝阳市双塔区站南街道八里堡村、朝阳县大平房镇和联合乡划归朝阳市龙城区管辖。
2010年第六次人口普查，朝阳市常住总人口3044641人，其中：双塔区414085人，龙城区211102人，朝阳县486774人，建平县505437人，喀喇沁左翼蒙古族自治县360419人，北票市496164人，凌源市570660人。