因地处万顷池和诸水源头，故名万源。县东北有万顷池，相传为春申君故居，旁有平田万顷，邻邑之水，多源于此，《通释》谓：“万顷池洒流有四，三入于夔，一入于渠”。春秋战国属巴国，秦属巴郡宕渠，东汉属益州巴郡宣汉县。唐贞观元年属通州，天宝元年属通川郡宣汉县。五代时置明通院（治今旧院坝）。元属达州和巴州曾口县。
明属重庆夔州达县，后属东乡县（治今宣汉县东乡镇）。正德十年（1515）析东乡县东北境太平里置太平县。清嘉庆七年（1802）升为太平直隶厅，直隶四川省承宣布政使司川东道。道光二年（1822）复为太平县。民国三年（1914年）因与安徽太平县同名，改为万源县。1978年析县东部地置白沙工农区。
1993年7月27日，经国务院批准撤销万源县和白沙江农区，合并设立万源市（县级）。以原万源县行政区域所辖城守、旧院、罗文、河口、草坝、竹峪、大竹、黄钟、官渡和白沙工农区辖的白沙共10个区和57个乡为万源市的行政区域。市政府驻太平镇。同年11月29日，万源市人民政府正式挂牌成立。
清乾隆六十年（1795）全县分为十保。道光二年（1822）太平直隶厅复置太平县，原太平厅七八九保设城口厅，割巴州（今巴中）之太平、长乐两乡及通江之安仁里、长宁里、麻巴里各甲拨入太平县，时人称“三乡”为新太平，原七保为老太平，时七保三乡共辖119甲，51个场镇，其中九乡黄钟堡设巡检分署。1914年，改乡保为区团制，时设十个区，连县城52个场镇（团）；其中七区黄钟堡设县佐公署，1928年撤，1929年复设分知事公署。
1933年1月25日红四方面军进驻万源县后，在境内建有竹峪特别区和万源、红胜、城口等3个县苏维埃政府，辖3个市、20个区、71个乡苏维埃政府。1935年2月，红军撤离万源县境，国民党政府将建制和辖区恢复到红军入川前。同年6月将区划由10个区改划为4个区，39个联保。1941年改联保为乡镇、保甲制，时全县4个区，24个乡，214保、2040甲，27897户、150469人。
1949年12月29日，全县解放。在黄钟、大竹设区公署，任命区长；在石塘、罗文设指导区，由指导员巡回视察工作，向县负责；城守镇及青花、白沙、官渡3乡由县直辖。1950年1月25日，增设城守区，时全县5个区，25个乡镇、215个保、2012个甲。1950年12月11日，县政府发布废除保甲制布告。1951年4月1日，实行新的行政区划，增设河口、草坝2个区，以区辖乡（镇），乡辖村、村辖组、镇辖段，时全县7个区，43个乡，1个镇，252个村，4个段。
1952年4月，改原用地名区为序数区名，增设白沙区为八区和水田、安家、蜂桶、响水、三教、长田、梨园、白杨、秦河、三官、金山、康乐、高家、刘家、上三溪、观音、白果、钟亭、蒿坝、荆竹、诸葛、紫溪、八台、石马、花萼等25个乡，时全县共8个区，68个乡、1个镇。1952年8月6日，增设三溪、青花、官渡为九、十、十一区，撤销三教、白杨、水田、三官、金山、高家、刘家、上三溪8个乡；增设水田（白沙区境）、卢家、新兴、龙舟、明镜、梨树、长石7个乡，时全县11个区、67个乡、1个镇。1953年1月14日，增设大竹、罗文2个镇。
1954年5月7日，增设红茶、蒲家2个乡，撤销庙子乡。1955年3月16日，撤销十一区（官渡），原所辖的官渡、梨树、蒿坝3个乡划归一区（驻城守镇），将皮窝乡划归七区（驻大竹镇），撤销荆竹、诸葛2个乡。同年7月1日改序数区名为用地名称呼，即城守、旧院、罗文、草坝、河口、竹峪、大竹、白沙、青花、黄钟等区名，时全县共10个区，66个乡，3个镇。1956年1月12日，撤销青花区和卢家、响水、梨园、龙舟、马口、长田、石马、红茶、观音等9个乡，蒲家、明镜2乡合并为庙子乡，撤大竹、罗文两镇入大竹、罗文两乡，时全县共9个区，56个乡，1个镇。
1958年10月，除城守镇外，全县实行政社合一，改区政府为区公所，乡为公社，村为管理区，时全县9个区，53个公社，1个镇。1959年8月，在城郊增设长青公社，属城守区辖。1961年3月，撤销红星公社，改设长坝、赵塘2个公社；4月，增设花萼公社；5月，增设官渡区；至此，全县有10个区、1个镇，57个公社。1972年，改城守区属长青公社为城关镇辖。1978年4月14日，析白沙区及所属7个公社设立白沙工农区（县级），时全县辖9个区、1个镇，50个公社。1981年，改城关镇属长青公社为城守区辖。同年，达署173号文批示，改城关镇为太平镇。
1983年，改公社、大队、生产队为乡、村、村民小组。1985年，全县辖9个区、1镇，50个乡，6个居委会、365个村，52个居民小组、2225个村民小组。1986年12月，撤大竹乡、罗文乡，设大竹镇、罗文镇（乡级）。1986年，全县总人口92536户、405738人，其中农业人口358956人，非农业人口46782人。1987年5月，撤销长青乡，其所属的2个村、7个组并入太平镇。1990年第四次人口普查，全县总人口105074户、434681人。