战国中期，衡阳属楚。
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。
汉武帝元鼎六年（前111年），于蒸水之南置钟武县，属零陵郡。
汉宣帝元康元年（前65年），钟武县改称钟武侯国。
汉平帝元始元年（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。
献帝建安初，析蒸阳县、鄙县的部分属地置临蒸县，属零陵郡。
三国吴太平二年（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。
南朝宋元嘉元年（424年），重安县改称重安侯国，临蒸县改称临蒸伯国。
宋泰始元年（465），改重安侯国为子国，属衡阳王国。
齐建元元年（479年），临蒸复称县，属湘东郡。
陈天嘉初，钟武并入临蒸，析临蒸县西部置衡山县，倚湘东郡郭。
陈太建元年（569年），析临蒸县东乡置新城县。
隋开皇九年（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。
义宁元年（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。
武德七年（624年），并新城、重安两县入临蒸县。
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。
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。
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。
五代十国后梁开平元年（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。
元至元十三年（1276年），衡州改称衡州路，衡阳县隶属衡州路。
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。
明洪武元年（1368年），结束元朝统治，衡阳县归属明朝。
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，国号周，改元昭武，改衡州府为定天府。
康熙十七年（1678年）八月十七日，吴三桂病死。
康熙十八年（1679年），周的部卒退出衡州。
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。
乾隆二十一年（1756年）五月二十二日，吏部移文析衡阳县东南乡置清泉县。
中华民国民国元年（1912年）二月，并衡阳、清泉二县为衡州府。
民国二年（1913年）九月，裁府置县，衡州府复称衡阳县。
民国二十七年（1938年）一月，湖南省实行行政督察区制，第五督察区机关设衡阳，衡阳县属第五督察区管辖。
民国二十九（1940年）五月，湖南省政府决定全省行政督察区由9个区改为10个区，驻衡阳的第五区改为第二区，衡阳县属第二督察区管辖。
民国三十一年（1942年）一月，析衡阳县城区及城郊3个乡置衡阳市。
县、市治同城。
中华人民共和国1949年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。
1952年7月，衡阳县治迁西渡。
1952年10月，撤衡阳、郴州、零陵专员公署设湘南行署，衡阳县隶属湘南行署。
1954年7月，撤湘南行署，复设衡阳专员公署，衡阳县属衡阳专员公署。
1968年9月，改衡阳专员公署为衡阳地区，衡阳县属衡阳地区。
1983年5月，衡阳地、市机构合并，衡阳县隶属湖南省衡阳市。