木里，因县境森林密布，遍地树木，故名。一说木里河自北而南，流经县境，注入雅砻江，故名。一说“木里”系藏语“高而宽广美丽”的意思。清雍正七年（1729）置木里安抚司，1921年改木里宣慰司。1953年建木里藏族自治区（县级），1955年改木里藏族自治县。
1996年，木里藏族自治县面积13253平方千米，人口约11.8万人，以藏族为多，彝族占27.1%，汉族占24.5%，还有蒙古、回等民族占12.4%。辖1个镇、28个乡：乔瓦镇、桃巴乡、博科乡、俄亚纳西族乡、水洛乡、宁郎乡、依吉乡、牦牛坪乡、屋脚蒙古族乡、李子坪乡、项脚蒙古族乡、白碉苗族乡、列瓦乡、三桷垭乡、下麦地乡、芽租乡、卡拉乡、倮波乡、后所乡、西秋乡、克尔乡、东朗乡、麦日乡、唐央乡、博窝乡、麦地龙乡、固增苗族乡、沙湾乡、东子乡。县政府驻乔瓦镇。
2004年，木里藏族自治县辖1个镇（乔瓦）、23个乡（水洛、宁郎、博科、桃巴、依吉、列瓦、芽祖、克尔、倮波、卡拉、后所、西秋、博窝、沙湾、麦日、东子、唐央、东朗、牦牛坪、下麦地、李子坪、三桷垭、麦地龙）、5个民族乡（俄亚纳西族、屋脚蒙古族、白碉苗族、项脚蒙古族、固增苗族）。
2014年末，木里县辖乔瓦镇和水洛、宁郎、博科、桃巴、依吉、列瓦、芽租、克尔、倮波、卡拉、后所、西秋、博窝、沙湾、麦日、东子、唐央、东朗、牦牛坪、下麦地、李子坪、三桷桠、麦地龙、俄亚纳西族、屋脚蒙古族、白碉苗族、项觉蒙古族、固增苗族28个乡（其中5个民族乡）。
2016年，四川省政府（川府民政〔2016〕6号）批准同意：木里藏族自治县撤销桃巴乡，设立瓦厂镇，以原桃巴乡的行政区域为瓦厂镇的行政区域，镇人民政府驻君依村；销东子乡，设立茶布朗镇，以原东子乡的行政区域为茶布朗镇的行政区域，镇人民政府驻然面村；撤销麦地龙乡，设立雅砻江镇，以原麦地龙乡的行政区域为雅砻江镇的行政区域，镇人民政府驻中铺子村。
2019年末，全县辖4个镇、20个乡、5个自治乡（合计29个乡级行政区划单位）：乔瓦镇、瓦厂镇、茶布朗镇、雅砻江镇、博科乡、宁郎乡、依吉乡、俄亚纳西族乡、水洛乡、牦牛坪乡、屋脚蒙古族乡、项脚蒙古族乡、李子坪乡、列瓦乡、芽祖乡、下麦地乡、西秋乡、克尔乡、白碉苗族乡、三桷垭乡、倮波乡、卡拉乡、后所乡、沙湾乡、固增苗族乡、麦日乡、东朗乡、唐央乡、博窝乡。共有3个居委会、113个村委会。县政府驻乔瓦镇扎昌街243号。
2020年6月12日，省政府（川府民政〔2020〕7号）批复同意：……四、关于木里县部分乡镇行政区划调整 （三十六）撤销水洛乡，设立水洛镇，以原水洛乡所属行政区域为水洛镇的行政区域，水洛镇人民政府驻平翁村平翁路53号。 （三十七）撤销列瓦乡、芽祖乡和下麦地乡，设立列瓦镇，以原列瓦乡、芽祖乡和原下麦地乡上麦地村、棉布村所属行政区域为列瓦镇行政区域，列瓦镇人民政府驻碾水村碾水路1号。 将下麦地乡中村村所属行政区域划归后所乡管辖，后所乡人民政府驻田坝子村1组75号。 将后所乡呷古村所属行政区域划入牦牛坪乡管辖，牦牛坪乡人民政府驻叶村3组38号。
至此，全县辖6个镇、16个乡、5个自治乡（合计27个乡级行政区划单位）：乔瓦镇、瓦厂镇、茶布朗镇、雅砻江镇、水洛镇、列瓦镇、博科乡、宁郎乡、依吉乡、俄亚纳西族乡、牦牛坪乡、屋脚蒙古族乡、项脚蒙古族乡、李子坪乡、西秋乡、克尔乡、白碉苗族乡、三桷垭乡、倮波乡、卡拉乡、后所乡、沙湾乡、固增苗族乡、麦日乡、东朗乡、唐央乡、博窝乡。