西汉元鼎五年（公元前112年）伏波将军路博德平定南越，六年（前111年）将南越原南海、桂林、象三郡划为交趾刺史部，下设苍梧、郁林、合浦、南海、交趾、九真、日南七郡，上思属合浦郡地。东汉建安八年（公元203年），改交趾刺史部为交州刺史部，上思属交州刺史部的郁林、合浦二郡地。
三国时，为吴辖地。吴区域内置荆、扬、交三州，交州治所在番禺（今广州），上思仍为交州的郁林、合浦二郡地，至永安五年（262年）改属郁林郡地。
西晋将交州分为交、广二州，广州辖郁林、桂林、苍梧、高凉、始安、临贺、始兴、南海等八郡，州治在番禺（今广州），上思属郁林郡地。
东晋分郁林郡，置晋兴郡，上思属晋兴郡地（郡址在今南宁市）。
南朝宋、齐、梁、陈时分别属广州的晋兴郡地和南定州的晋兴郡地（郡治在今南宁市）。
隋开皇十八年（598年），大将刘芳开通交趾路，在上思境内设镇守，但不久又撤销，时上思属郁林郡。
唐贞观十二年（638年），清平公李弘节遣钦州镇守宁师京沿刘芳开至交趾的故道，开拓边疆少数民族地区，在今上思境内西南部设置瀼州，天宝元年（742年），改为临潭郡；领瀼江（又称临江）、波零、鹄山、宏远4县，郡治瀼江；乾元元年（758年），复为瀼州，属岭南道。天宝初年，在今上思境内东北部开置羁縻上思州，属邕州都督府。
五代十国，为南汉地，沿袭唐制。
北宋撤销瀼州，并入羁縻上思州，隶属邕州。宋皇祐年间于羁縻上思州西部设置迁隆土州。
元改羁縻上思州为上思州，隶属广西两江道宣慰司左江思明路。明洪武元年（1368年）属左江思明府，二年，土官黄英杰（又名黄龙冠）领导农民起义，将上思州改称高噩州；至洪武二十一年（1388年），复称上思州；弘治十八年（1505年）改土归流，改属南宁府，州治从明江南岸旧州迁至明江北岸现址，迁隆峒归上思承审。
清，至光绪十一年（1885年）仍属南宁府；光绪十二年，改属太平府，十八年（1892年）上思州改为上思直隶厅，属太平思顺道。
民国元年（1912年）3月1日，上思直隶厅改为上思府，民国2年6月19日又改为上思县，属南宁道。
民国16年迁隆峒土司改流并入上思县。
民国19年属南宁民团区。
民国23年3月属南宁行政监督区。
民国29年4月属南宁行政督察区（第九区，合称第九区行政督察专员兼保安司公署），民国31年属第四区，治南宁，一直延至1949年12月7日。
1949年12月8日上思县解放，1950年分别属宾阳专区和南宁专区，1951年改属龙州专区；11月专员公署迁至崇左，改称崇左专区；1952年7月从崇左专区划归钦州专区；1953年12月又划归桂西壮族自治州的邕宁专区；1958年3月，广西壮族自治区成立，撤销桂西壮族自治州建置，12月，邕宁专区改为南宁专区，上思随属南宁专区；1965年8月，上思又划属钦州专区。
1971年钦州专区改为钦州地区，上思属之。
1993年5月23日，划归防城港市。
自唐贞观十二年（638年），在今县境西南部设置瀼州；唐天宝初年，在今县城东北部开置羁縻上思州。至北宋建隆元年（960年），撤销瀼州并入羁縻上思州。皇祐年间，于羁縻上思州西部设置迁隆土州（元升为州，明降为峒）之后，上思境域至民国16年（1927年）均无变动。
民国16年，撤销迁隆峒，并入上思县。
1950年初，迁隆乡划归思乐县（今宁明县）。
1958年11月，扶绥县的星七、米含、渠罗、汪蒙、六包5个自然屯划入上思县。
