先秦今红河州属西南夷。汉武帝元封二年（公元前109年），置益州郡（郡治在滇池县，今晋宁），辖24县，今红河州属益州郡有三县：贲古县即今蒙自、个旧一带；毋棳县在今开远一带；胜休县在今石屏、通海一带；属牂牁郡（治在且兰，今贵州黄平县西）的三县：漏江县在今泸西县境，律高县在今弥勒县和建水曲江一带；西随县在金平县，进桑县在屏边一带。
三国蜀汉建兴三年（225），诸葛亮南征，分建宁、牂柯郡置兴古郡（在今红河、文山一带，治宛温，今文山州砚山县），辖十县，其中今红河州占五县，贲古县（今蒙自、个旧）、胜休县（今石屏、建水北部、通海一带）、西丰县（今开远）、进乘县（今屏边）、西随县（今金平一带）。两晋至南朝梁，今红河州属宁州梁水、建宁两郡管辖。北朝周属南宁州。隋属南宁州总管府。唐初，今红河州属剑南道姚州、戎州地及岭南道和蛮部；唐南诏国时期，今红河州大部属通海都督府辖地（治今通海），泸西、弥勒属拓东节度辖地弥鹿、弥勒部（治今昆明）。
宋大理国时期，今红河州之大部隶属秀山郡（治今通海），泸西、弥勒则属石城郡（治今曲靖），开远、屏边属最宁府（治今开远）。另有三十七蛮部，在红河州境内的有：伴溪（在今红河县西南之落恐）、铁容甸部（在今红河县东北下亏容）、思陀部（在今红河县思陀）、七溪部（在今红河县东南之溪处）、哈迷部（在今开远市）、阿僰部（在今建水县）、舍资部（在今蒙自县老寨）、纳楼茶甸部（今建水官厅、坡头一带）、弥勒部、阿泸部及屏边一带的屈中、阿马、阿月等部。
元代，今红河州大部属临安路，弥勒、泸西属广西路，元阳、金平属和泥路，绿春属元江路。临安路：元宪宗六年（1256），置阿僰万户府（治今通海），下辖通海、建水、目则（今蒙自）三个千户所；又设阿宁万户下辖阿宁千户（今开远）、纳楼茶甸千户所及丘北一带的维摩千户所；在红河县境设落恐万户府、辖落恐部、溪处部等。至元八年（1271）改置南路，十三年（1276）更名临安路。下辖建水州、石平州、宁州（今华宁）、舍资千户（蒙自老寨）、蒙自县等地。阿迷州宪宗七年（1257）置阿迷万户，至元十三年（1276）改置阿迷州，大德三年（1299）改属临安路，下辖纳楼千户、茶甸千户。广西路：元宪宗七年（1257）属落蒙万户；至元十二年（1275）置广西路，后置宣抚司，又废。辖师宗、弥勒2个千户总把。至元二十七年（1290），师宗、弥勒千户总把改置师宗州、弥勒州。大德四年（1300）维摩州改属广西路。
明代，今红河州大部属临安府，弥勒、泸西属广西府。临安府：洪武十五年（1382）临安府治迁至建水州，石平州更名为石屏州。下辖建水州、石屏州、阿迷州、蒙自县等地。永历二年阿迷州（1648）更名为开远州，后又复名阿迷州。广西府：下辖师宗、弥勒、维摩3个州。明代云南全省先后设置20卫和3御、18所，共133千户所。今红河州除了设临安府以外，还设了临安卫（当时府治东），又在各地设了许多所，较大的有云南十八寨守御千户所（今弥勒县西南）、新安守御千户所（今蒙自县西南）等。
清代，今红河州大部属临安府，弥勒、泸西属广西直隶州，屏边属开化府，河口由省直辖。临安府：清初袭明制，称临安府，属云南省。辖建水、石屏、阿迷（今开远）、宁州（今华宁）、新化5个州；通海、河西、嶍峨（今峨山）、蒙自、新平5个县；亏容甸、思陀甸、左能寨、落恐甸、纳楼寨、溪处甸、教化三部、王弄山、安南9个长官司。康熙五年（1666）4月，裁新化州入新平县。同年（1666）8月，溪处甸、教化三部、王弄山、安南等四长官司改土归流，溪处甸土司地并入临安府，其余三土司地并入新设立的开化府。雍正八年（1730）7月，临安府属迤东道。雍正十年（1732）3月，析新平县划归元江府。乾隆三十一年（1766）10月，临安府属迤南道。乾隆三十五年（1770）2月，改建水州为县，仍为府之附郭。光绪十一年（1885），设个旧厅。光绪十三年（1887）10月，临安府属临安开广道。至清末，临安府辖石屏、阿迷、宁州3个州；建水（附郭）、通海、河西、嶍峨、蒙自5个县；亏容甸、思陀甸、左能寨、落恐甸、纳楼寨5个长官司。广西直隶州：清初袭明制，称广西府，属云南省。辖师宗、弥勒、维摩3州。康熙八年（1669）裁维摩州，其地析入广西、广南、开化三府。以其属广西府地改置三乡县，属广西府。康熙九年（1670）裁三乡县，并入师宗州。雍正二年（1724）于五螬地置五峭厅，属广西府。雍正八年（1730）7月，广西府属迤东道（治曲靖府）。雍正九年（1731）设师宗州州同于旧三乡县之丘北。乾隆三十五年（1770）2月，降广西府为直隶州，改所领师宗、弥勒二州为县，师宗州州同改县丞，析五螬厅改属曲靖府，广西直隶州仍属迤东道。乾隆四十一年（1776）11月，裁曲靖府属之五峭厅，于其地置广西直隶州判还属于广西直隶州。道光二十年（1840）6月，于丘北县丞地置丘北县，属广西直隶州。至清末，广西直隶州辖师宗、弥勒、丘北3县。光绪二十三年（1897）设河口对汛副督办公署，由省直辖。
民国2年（1913）4月，个旧厅改个旧县。民国3年（1914）改设蒙自道，辖建水、蒙自、石屏、阿迷、个旧、广西、弥勒、通海、河西、嶍峨、黎、文山、马关、广南、富州、师宗、邱北17个县。民国4年（1915）置河口对汛督办公署，由省直辖。民国6年（1917），文山县析置靖边行政区；建水县析置金河行政区，驻王庄田，辖刀、王、李3土司地域；建水县析置猛丁行政区，驻猛丁，辖三猛地方。蒙自道辖17县、3行政区。民国15年（1926），河口划为特别行政区，由省直辖。民国18年（1929），废蒙自道，各县及行政区由省直辖。同年11月，广西县改名为泸西县，由建水县析置曲溪县。民国20年（1931）12月，阿迷县改名为开远县。民国21年（1933）2月，靖边行政区改屏边县。民国21年（1932），石屏县析置龙武设治局；金河与猛丁行政区改置为金河设治局与平河设治局。民国23年（1934）9月1日，金河设治局与平河设治局合并设金平县（1936年7月批准）。民国31年（1942），设云南第3行政督察区，驻建水县，辖建水、蒙自、个旧、石屏、曲溪、金平、新平、元江8县和龙武设治局；屏边县属第2区（驻文山县）。民国37年（1948），设云南第5行政督察区，驻建水县，辖建水、石屏、曲溪、开远、个旧、蒙自、屏边、金平、河西、通海10县；弥勒、泸西县属第3区（驻弥勒县）；龙武设治局属第6区（驻新平县）；河口对讯督办区由省直辖。民国38年（1949），第3区驻地迁驻路南县，第5区驻地迁驻个旧县。