公元前279年，楚将军庄蹻入滇。
公元前111年，设牂牁郡，华宁县属毋单县。
公元前109年，西汉兵临滇，滇王降，汉武帝赐滇王王印，并置益州郡，郡建置滇池县（今晋宁）、双柏县（今易门）、俞元县（今澄江）等24个县。
蜀汉时建置俞元县，隶属益州建宁郡。
晋、南北朝时期建置俞元县，隶属宁州建宁郡。
隋代建置西爨地，隶属宁州总管府。
唐代建置求州，隶属南宁州都督府；后南诏国建置温富州，隶属河阳郡。
宋代时为大理国所属，建置温富州休制部，隶属河阳郡。
元代建置温富千户所，辖部傍千户所、普舍千户所、研和千户所，隶属云南中路罗伽万户府；后设新兴州，辖休纳县、普舍县、研和县，隶属云南行中书省澄江路。
明代分属昆阳州、澄江府、临安府、宁州、元江府。
清承明制，分属云南府、澄江府、临安州、新兴州、元江直隶州等。
玉溪近代时期
民国元年，建置新兴县，隶属云南省。
民国二年，建置休纳县，隶属云南省。
民国五年，建置玉溪县，隶属云南省。
1916年，“玉溪”因横贯玉溪市区的珠江源头之一的玉溪大河（州大河）河水澄碧透亮，如玉带潺潺流淌在万亩田畴之中而得名，沿用至今。
玉溪解放后
1949年12月9日，卢汉率部起义，云南和平解放。
1949年12月18日，玉溪军事管制委员会成立，玉溪和平解放。
1950年1月1日，滇中区人民行政专员公署（同年3月改称玉溪行政专员公署）和玉溪县人民政府成立。
1950年10月，云南省人民政府正式成立。
1958年10月，玉溪、江川两县合并称玉溪县。
1961年10月，玉溪、江川两县仍分开。
1983年9月9日，玉溪县撤县建县级玉溪市。
1997年12月13日，撤玉溪地区建地级玉溪市，撤县级玉溪市建红塔区。
1998年，经国务院批准，撤销玉溪地区，设立地级玉溪市，6月28日，召开玉溪撤地设市庆祝大会，新设立的市级领导机关挂牌工作。玉溪市下辖红塔区（原县级玉溪市）、江川县、澄江县、通海县、华宁县、易门县、峨山彝族自治县、新平彝族傣族自治县、元江哈尼族彝族傣族自治县。
2006年末，玉溪市辖1个区，5个县，3个自治县；3个街道办事处，45个镇，17个乡，10个民族乡；50个居民委员会，617个村民委员会。
2015年12月3日，国务院（国函[2015]208号）批复同意撤销江川县，设立玉溪市江川区，以原江川县的行政区域为江川区的行政区域，江川区人民政府驻大街街道宁海路34号。
