战国中期，属楚。
秦代，属长沙郡。
西汉高祖五年（前202年），始置承阳县，属长沙王国。
武帝元鼎六年（前111年），于蒸水之南置钟武县，属零陵郡。
宣帝元康元年（前65年），钟武县改称钟武侯国，平帝元始元年（1年），承阳县改称承阳侯国。
新莽始建国元年（9年），将承阳、钟武合并称钟武、改名钟桓。
东汉建武二年（26年），改承阳为蒸阳，与钟武皆称侯国，属零陵郡。
永建三年（128年），钟武更名为重安侯国。
建安初，析蒸阳县、鄙县的部分属地置临蒸县，属零陵郡。
三国时，吴孙亮太平二年（257年），分长沙西部置衡阳郡。
蒸阳、重安、临蒸属衡阳郡。
东晋孝武帝太元二十年（395年），都县并入临蒸县，属湘东郡；蒸阳县并入重安县，属衡阳郡。
南朝宋文帝元嘉元年（424年），重安县改称重安侯国，临蒸县改称临蒸伯国。
明帝泰始元年（465年），改重安侯国为子国，属衡阳王国。
齐高帝建元元年（479年），临蒸复称县，属湘东郡。
陈文帝天嘉初，钟武并入临蒸，析临蒸县西部置衡山县，倚湘东郡郭。
宣帝太建元年（569年），析临蒸县东乡置新城县。
隋文帝开皇九年（589年），省衡阳、湘东二郡始置衡州，并临蒸、重安、新城三县始置衡阳县，州、县同城。
大业三年（607年），改衡州为衡山郡，仍以衡阳县为倚郭。
恭帝义宁一年（617年），隋在湖广的政权被萧铣的梁朝所取代。
梁凤鸣元年（617年），仍立衡州，衡阳县属梁国衡州，为附郭县。
唐高祖武德四年（621年），改衡山郡为衡州，分衡阳县复置重安、临蒸、新城三县。
七年（624年），并新城、重安两县入临蒸县。
玄宗开元二十年（732年），临蒸县复名衡阳县，天宝元年（742年）后，州郡并称，衡阳县属衡州衡阳郡。
肃宗至德二年（757年），衡州防御使治所设衡阳县城，领辖衡、岳、潭、郴、邵、永、道、涪八州军事。
代宗广德二年（764年），置湖南观察使治所于衡阳县城，领辖衡、潭、邵、永、道五州军事。
大历四年（769年）徙治潭州，在衡阳以湖南定名的建置中心，由衡阳转移到长沙。
五代十国时，后梁太祖开平元年（907年），马殷割据湖广地区称楚王。
楚分所有地为二十八州一监，直隶长沙府，衡阳县隶属楚国衡州。
宋，隶属荆湖南路衡州衡阳郡。
元世祖至元十三年（1276年），衡州改称衡州路，衡阳县隶属衡州路。
顺帝至元三年（1337年），析衡阳县东南乡复置新城县（今分属衡南县、耒阳市）。
至正二十四年（1364年），吴王朱元璋改元朝衡州路为衡州府，衡阳县属衡州府，于明太祖洪武元年（1368年）结束元朝统治归属明朝。
明太祖洪武十年（1377年），并新城县入衡阳县。
清康熙十七年（1678年）三月初二日，吴三桂在衡阳称帝，改衡州府为定天府。
乾隆二十年（1755年），湖南巡抚陈宏谋，以衡阳县“幅员辽阔，路当冲要，事繁难治”为由，奏请朝廷析其东南境（约今衡南县）置县分治。
民国元年（1912年）2月，并衡阳、清泉二县为衡州府。
民国二年（1913年）9月，裁府置县，衡州府复称衡阳县。
民国三十一年（1942年）1月，析衡阳县城区及城郊3个乡置衡阳市。
县、市治同城。
1949年10月1日，中华人民共和国成立。
10月8日衡阳解放，衡阳县隶属衡阳专员公署。
1952年4月，根据政务院决定，析衡阳县东南境一、二、四、九区置衡南县。