先秦今大理属西南夷。西汉武帝元封二年（公元前109），境内就设有叶榆（今大理）、云南（今祥云）、邪龙（今巍山）、比苏（今云龙）、巂唐（今云龙漕涧和保山部分地区）等5县，归益州郡管辖。东汉永平十二年（公元69），设博南县（今永平），隶永昌郡。蜀汉建兴三年（225）春三月诸葛亮南征云南后，在今祥云县增设云南郡，下辖7县，今大理州有云南、邪龙、叶榆等3县。另永昌郡下有博南、比苏、崔唐等3县。大理州共有6县，均属益州。两晋时，在今宾川县地增设云平县，隶云南郡；今大理州境内有7县，分属宁州的永昌、云南2郡。南北朝时，在今大理市属的洱海以东和宾川县的部分地区增设东河阳县，隶东河阳郡，此时大理州境内已有西河阳、东河阳、云南3郡，云南、邪龙、叶榆、博南、比苏、崔唐、云平、东河阳8县。刘宋王朝时分属宁州的云南郡、东河阳郡、西河阳郡，南齐时期分属宁州的云南郡、东河阳郡、西河阳郡、永昌郡。隋代，在大理设越析州（治所今宾川），县没有变化，属南宁州总管府。
唐初，在云南设南宁州总管府（后改都督府），大理属南宁州总管府。武德四年（621），洱海地区置有“八州十七县”。贞观元年（627），废南宁州都督府，大理改属戎州都督府（治所驻今四川宜宾）。麟德元年（664），在姚州（今楚雄姚安县）设姚州都督府，大理归属姚州都督府统管。大理地区先后设有浪穹州（今洱源）、邓赕州（今洱源邓川）、越析州（今宾川）、沙壶州、阳瓜州、蒙舍州（均在今巍山南涧境内）、双祝州、江东州（今弥渡）、匡州（今祥云）、曾州（今凤仪）等羁縻州。在大理洱海地区，同时出现了六个较大的部落，史称“六诏”，即蒙舍诏（今巍山东南部、因在六诏之南，又称南诏）、蒙巂诏（今巍山北部漾濞一带）、邓赕诏（今洱源邓川）、浪穹诏（今洱源剑川一带）、施浪诏（在浪穹诏东北）。越析诏（今宾川）。开元二十五年（737），在唐王朝的支持下，南诏统一六诏，迁都太和城（今大理太和村），建立“南诏国”地方政权，并臣属于唐。其后，南诏逐渐扩大势力范围，在强盛时期，其疆域北抵大渡河，南到越北，西接印、缅边境，东达贵州北部和广西西部。南诏国传王位13主，历253年（从南诏始祖细妈罗受张氏禅福于公元649年即位起算，至902年）。如从737年统一六诏，建立南诏国起算，也有165年。大历十四年（779）又迁都羊苴咩城（今大理古城）。南诏时，地方行政建置设十赕、六节度和二都督区，其中十赕为统治中心，均在今大理州境内。下辖云龙赕（今云龙县）、蒙舍赕（今巍山）、大厘赕、白崖赕、云南赕、品澹赕、赵川赕（今大理市）、蒙秦赕（今巍山县）、邓赕（今洱源县）。今南涧属银生节度地，胜乡郡（今永平县）属永昌节度地，剑川、谋统郡（今鹤庆县）属剑川节度地。
唐天复二年（902），南诏权臣郑买嗣夺去了政权，建立“大长和国”。后唐天成二年（927），剑南节度使杨干贞灭“大长和国”，扶持清平官赵善政，建立“大天兴国”，10个月后杨善干贞又废赵善政，自立为王，建“大义宁国”。后晋天福二年（937），通海节度段思平联合滇东三十七部，进军大理，推翻了大义宁国，建立了大理国，仍建都羊苴咩城，臣属于宋。大理国共传22代主，历时316年，其辖境与南诏极盛时大致相当，今大理州境内的行政建置大致沿用南诏时期，仍是大理国的统治中心。其下辖宁北赕、凤羽郡、邓赕（今洱源县），云龙赕（今云龙县），喜赕、赵赕、白崖赕（今大理市），品赕、云南赕（今祥云县），开南（今巍山县）。义督赕（今剑川县）及鹤川（今鹤庆县）属谋统府。胜乡郡（今永平）属永昌府，南涧属威楚府。
元代分属大理路、鹤庆路、威楚路和云龙甸军民府。 大理路：宪宗六年（1256）置大理上、下二万户府；至元七年（1270）合并改置大理路。至元十一年（1274）设云南行中书省，行政中心由大理迁到押赤城（今昆明）。大理路下辖录事司、太和县、永昌府、腾冲府、邓川州、蒙化州、赵州、云南州、喜州。其中录事司：宪宗七年（1257）置大理中千户，属大理万户；至元十一年改置录事司，至元十二年（1275）升理州，至元二十一年（1284）复改置录事司。太和县：宪宗七年置大理上、下二千户，属大理万户；至元二十六年（1289）合并改置太和县。邓川州：宪宗七年，原大理邓睒置德原千户，属大理上万户；至元十一年改置邓川州。浪穹县：宪宗七年，原大理宁北睒置浪穹千户，属大理上万户；后改置浪穹州，至元十一年改置浪穹县，改属邓川州。凤羽县：至元十一年，原大理凤羽郡置凤羽县。蒙化州：宪宗七年，原大理开南睒置蒙舍千户，属大理上万户；至元十一年改置蒙化府，十四年（1277）升蒙化路，二十年（1283）降蒙化州，复属大理路。赵州：宪宗七年，原大理国赵睒置赵睒千户，属大理下万户；至元十一年改置赵州。建宁县：至元十一年（1273），原大理白崖睒改置建宁县，属赵州；二十五年（1288）省入赵州。云南州：元宪宗七年，原大理云南睒置品甸千户，属大理下万户；至元十一年改置云南州。喜州：宪宗年间，原大理喜睒为大理上千户驻，后置喜州，后省入太和县。 鹤庆军民路：元初为鹤州；宪宗七年置谋统二千户，属大理万户；至至十一年复改置鹤州，二十年直属行省，二十三年（1286）升鹤庆路。下辖剑川州，宪宗七年置义督千户，至元十一年改置剑川县，改属鹤州。 云龙甸军民府：大理云龙睒属大理。至元二十六年置云龙甸军民府，直属行省。 定边县：大理为南涧，属威楚府。至元十二年（1275）置定边县，二十四年（1287）省入威楚路镇南州为乡。 永平县：大理为永昌府胜乡郡。宪宗七年改置永平千户，至元十一年改置永平县，属大理路永昌府。
明洪武十五年（1382），明军攻占大理，改路为府，今大理州分属大理府、鹤庆府、蒙化府、永昌府、楚雄府。 大理府：洪武十五年改置大理府，属布政司。辖太和县、赵州、云南县、邓川州、浪穹县、宾川州、云龙州、十二关长官司。洪武十五年（1382）赵州更名赵喜州，寻复更名赵州；凤羽县并入浪穹县，设凤羽乡巡司；云南州降为云南县，属大理府，洪武十七年（1384）改属赵州。洪武十七年（1384），云龙甸军民府降为云龙州，改属大理府；正统年间改属蒙化府，后复改属大理府。弘治六年（1493）析赵州、太和、云南二县置宾川州，属大理府。洪武中期十二关防送千户改置十二关长官司，嘉靖元年（1522）徙治一泡江之西。 鹤庆军民府：洪武十五年改置鹤庆府，属布政司；三十年（1397）改置鹤庆军民府。辖剑川州（剑川县）、顺州。洪武十七年剑川县升为剑川州，顺州由属丽江路改属鹤庆府。 蒙化府：元为蒙化州属大理路。正统十三年（1448）升为蒙化府，属布政司。 永平县：明洪武十五年，属永昌府。洪武十八年（1385）置金齿卫于永昌府，洪武二十三年（1391）永昌府与金齿卫合并设金齿军民指挥使司，永平县改属金齿使司。景泰年间（1450～1456），废使司置永昌镇，永平县属永昌镇。嘉靖元年复置永昌军民府，永平县属永昌府。 定边县（今南涧县）：元省入镇南州。洪武十五年复置定边县，来属镇南州，寻直属楚雄府。
清顺治十六年（1659），清军攻入云南，基本沿袭明朝建制，今大理州境分属大理府、蒙化府（后改为蒙化直隶厅）、鹤庆府（后并入丽江府）。康熙九年（1670）9月，置永昌守备道，治大理府。雍正八年（1730）7月，改永昌守备道为迤西道，仍治大理府。大理府、鹤庆府、蒙化府（蒙化厅）、丽江府均属迤西道。光绪二十八年（1902）6月，迤西道治徙驻永昌府腾越厅。 大理府：清初领州四：赵、邓川、宾川、云龙；县三：太和（附郭）、云南、浪穹；长官司一：十二关。康熙五年（1666）降北胜直隶州为散州来属。康熙九年（1670）9月，置永昌守备道，治大理府。三十一年（1692）升北胜州为直隶州。至清末，大理府仍领州四，县三，长官司一。 鹤庆军民府：清初辖剑川州、顺州。康熙七年（1668）8月裁顺州，其地并入鹤庆府。康熙三十七年（1698）10月析原顺州地划归永北府。雍正五年（1727）4月于丽江府属之维西地置维西厅，中甸地置剑川州判，划入鹤庆府。乾隆二十一年（1756）5月析维西厅、中甸地划回丽江府。乾隆三十五年（1770）2月降鹤庆军民府为散州，与原领之剑川州一并划入丽江府。 蒙化直隶厅：清初称蒙化府。雍正七年（1729）7月，裁楚雄府属定边县（今南涧县），其地并入蒙化府。乾隆三十五年2月，降为直隶厅。
民国元年（1912），由蒙化直隶厅析设弥渡县、漾濞县。民国2年（1913），蒙化厅改置蒙化县，宾川州改为宾川县，邓川州改为邓川县，鹤庆州改为鹤庆县，剑川州改为剑川县，云龙州为云龙县，赵州改为赵县，太和县改为大理县，浪穹县改称洱源县。同年，迤西道改为滇西道（驻腾冲县），滇西道辖大理、凤仪、洱源、剑川、鹤庆、云龙、永平、漾濞、蒙化、弥渡、云南、宾川、邓川等29县，其中今大理州境内13县。民国3年（1914）1月，赵县更名为凤仪县。同年，滇西道改为腾越道。民国7年（1918），云南县改称祥云县。民国18年（1929）废腾越道制，今大理州境内祥云、弥度、宾川、凤仪、蒙化、大理、永平、云龙、漾濞、邓川、洱源、剑川、鹤庆13县由省直辖。民国31年（1942），蒙化县属云南省第5行政督察区（驻顺宁县）。鹤庆县、剑川县属第7区（驻丽江县）。民国33年（1944），第五区驻地迁蒙化县。民国37年（1948），设云南省第11行政督察区（驻大理县），辖大理、凤仪、蒙化、顺宁、昌宁、永平、云龙、漾濞、弥渡、邓川10县。鹤庆、剑川、洱源、宾川县属第10区（驻鹤庆县）。民国38年（1949），大理、凤仪、蒙化、顺宁、昌宁、永平、云龙、漾濞、弥渡、邓川县改属第8区（驻姚安县）；鹤庆、剑川、洱源、宾川县仍属第10区（驻鹤庆县）。