汉高祖三年（公元前204年），南海郡尉赵佗击并桂林郡和象郡，自立为南越武王，今环江县地属南越国。汉元鼎六年（公元前111年），汉武帝灭南越国，在其地设置郁林、苍梧、合浦、南海、珠崖、儋耳、交趾、日南
、九真等9郡，今环江县地属郁林郡定周县（今宜山县）。
三国（220～280年）今环江县地属三国吴郁林郡。西晋（281～316年）今环江县地属桂林郡龙刚县（今宜山县）；东晋（317～420年）属桂林郡潭中县（今柳州市）。
南北朝（420～589年）之南朝宋、齐，今环江县地属桂林郡龙定县（今宜山县）。南朝梁、陈属龙州（今柳城县）。
隋朝（589～618年）今环江县地属始安郡。
唐贞观十二年（638年），在今环江县地置环州，是今环江县境内行政区域建置之始。环州治正平县环洛峒，即今环江渡口西之地庐屯（刘家屯）附近一带。环州下辖正平、福零、龙源、饶勉、思恩、武石、歌良、蒙都8县，除歌良在今宜山县及河池市境外，其余7县均在今环江县境内。即正平县在今大环江下游以西地区的西南、福龙一带；福零县在今水源乡西南部；龙源县在今水源乡中部、西部、北部地域；饶勉县在今县西部地区；思恩县在今大环江中下游及以西地区；武石县在今县西部地区；蒙都县在今大安、长美、大才全境及思恩镇之人和、清潭、文化一带。
唐天宝元年（742年）改环州为正平郡（也作整平郡），属岭南道邕州都督府，统正平等县，治所在大环江以西正平县环洛峒。后析原环州东北部置羁縻抚水州。乾元元年（758年）复为环州，仍辖正平等8县，州治所移至环江洲。
五代十国（907～960年）环州辖思恩、蒙都两县（余6县俱废分别人隶）。先属楚，后属南汉。
宋代（960～1279年）环州为羁縻州，宋始属宜州，咸淳元年（1265年）属庆远府。宋初分环州西部设镇宁州。
宋熙宁八年（1075年）废环州和镇宁州，环州、镇宁州及所属辖县并人环州原属县的思恩县，治所移至带溪（今洛阳镇合作八圩），管辖带溪、普义、镇宁三寨。宋元丰六年（1083年）复治环江洲。
宋大观元年（1107年），将思恩县带溪寨升为溪州，治带溪寨，大观四年（1110年）废溪州。元至元十六年（1279年）思恩县属庆远路。元初废宋羁縻安化州（即唐之抚水州）将所辖区隶属思恩县。元至元二十九年（1292年）在今环江县境设置茆难团长官司、安化长官司，后废，归属思恩县。
大德元年（1297年）思恩县属庆远南丹溪峒等处军民安抚司。明洪武元年（1368年）思恩县属庆远府，二年改属庆远南丹军民安抚司，三年复属庆远府。洪武十七年（1384年）析思恩县西北部地建置荔波县，隶属庆远府，正统十二年（1447年）改属南丹州，咸化十一年（1475年）复属庆远府。正德元年（1506年）思恩县、荔波县改属庆远府河池州。
清初思恩县、荔波县隶属庆远府。雍正十年（1732，年）荔波县改属贵州行省都匀府。光绪三十一年（1905年）析思恩县北部五十二峒、中州、三里等地另置安化厅，治今环江县明伦，隶属庆远府。中华民国时期，今县境设置思恩县和宜北县。
民国元年（1912年）安化厅易为安化县。思恩、安化两县隶属柳江道。
民国2年（1913年）安化县改名宜北县。16年思恩县、宜北县直隶广西省政府。19年属宜山民团区。21年4月两县改属柳州民团区。23年3月两县属柳州行政监督区。25年11月两县改属庆远行政监督区。29年4月两县属第七行政督察区（原庆远行政监督区）。31年3月两县改属第二行政督察区（治柳江县）。37年10月两县改属第十行政督察区，治宜山县。
1949年11月20日，宜北县解放，同月24日，思恩县解放。两县均属庆远专区。
1951年5月至8月，广西省政府报请政务院，并经政务院批复同意思恩、宜北两县合并置环江县，隶属宜山专区。8月11日，思恩、宜北两县合并为环江县，中共环江县委员会、环江县人民政府成立，县治思恩镇。同年12月改属桂西壮族自治区宜山专区。
1956年3月改属桂西壮族自治州宜山地区。同年7月改属柳州专区。
1958年1月25日改属宜山专区。同年7月改属柳州专区。
1965年5月18日改属河池专区。
1971年改属河池地区。
1986年6月5日，国务院批准将"毛难族"改名为“毛南族”。
1986年11月1日，经国务院批准，撤销环江县，设立环江毛南族自治县，以原环江县的行政区域为环江毛南族自治县的行政区域。
1987年11月24日，值环江解放38周年纪念日，成立环江毛南族自治县，隶属河池地区。
2000年，环江毛南族自治县辖7个镇、7个乡、1个民族乡。
2005年，上朝镇并入驯乐苗族乡；上南乡并入水源镇；木论乡并入川山镇。
2014年，广西环江喀斯特成功入选世界自然遗产。
