战国中期，衡阳属楚。秦代属长沙郡。
　　西汉高祖五年（前202），始置承阳县，属长沙王国。武帝元鼎六年（前111），于蒸水之南置钟武县，属零陵郡。宣帝元康元年（前65），钟武县改称钟武侯国，平帝元始元年（1），承阳县改称承阳侯国。新王莽始建国元年（9），将承阳、钟武合并称钟武、改名钟桓。
　　东汉光武帝建武二年（26），改承阳为蒸阳，与钟武皆称侯国，属零陵郡。顺帝永建三年（128），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。
　　三国时，吴孙亮太平二年（257），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），都县并入临蒸县，属湘东郡；蒸阳县并人重安县，属衡阳郡。
　　南朝宋文帝元嘉元年（424），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），改重安侯国为子国，属衡阳王国。齐高帝建元元年（479），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），析临蒸县东乡置新城县。
　　隋文帝开皇九年（589），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），改衡州为衡山郡，仍以衡阳县为倚郭。恭帝义宁一年（617），隋在湖广的政权被萧铣的梁朝所取代。梁凤鸣元年（617），仍立衡州，衡阳县属梁国衡州，为附郭县。
　　唐高祖武德四年（621），改衡山郡为衡州，分衡阳县复置重安、临蒸、新城三县。七年（624），并新城、重安两县入临蒸县。玄宗开元二十年（732），临蒸县复名衡阳县，天宝元年（742）后，州郡并称，衡阳县属衡州衡阳郡。肃宗至德二年（757），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），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（7 69）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），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 ），衡州改称衡州路，衡阳县隶属衡州路。顺帝至元三年（1337），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），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）结束元朝统治归属明朝。
　　明太祖洪武十年（1377），并新城县入衡阳县。
　　清圣祖康熙十七年（1678）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。八月十七日吴三桂病死，十八年，周的部卒退出衡州。高宗乾隆二十年（1755），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。二十一年五月二十二日，吏部移文析衡阳县东南乡置清泉县。
　　民国元年（1912） 2月，并衡阳、清泉二县为衡州府。 2年9月，裁府置县，衡州府复称衡阳县。 27年1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。 29年5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。 31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。 7月，衡阳县治迁西渡。 10月，撤衡阳、郴州、零陵专员公置设湘南行署，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。

    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，衡阳县隶属衡阳市。

    1996年，衡阳县面积2568平方千米，人口约111万人。辖14个镇、11个乡：西渡镇、三湖镇、井头镇、台源镇、曲兰镇、呆英岭镇、杉桥镇、金兰镇、金溪镇、洪市镇、界牌镇、集兵镇、渣江镇、演陂镇、大安乡、石市乡、长安乡、关市乡、角山乡、库宗乡、岘山乡、栏垅乡、岣嵝乡、溪江乡、樟木乡。县政府驻西渡镇。

    2000年第五次人口普查，衡阳县常住总人口1087777人，其中，西渡镇143772人，集兵镇29312人，呆鹰岭镇47511人，杉桥镇21432人，井头镇59958人，演陂镇37399人，金兰镇67040人，洪市镇50507人，曲兰镇43594人，金溪镇33398人，界牌镇28456人，渣江镇61622人，三湖镇48336人，台源镇49757人，樟木乡25023人，岣嵝乡20907人，角山乡24848人，岘山乡56273人，关市乡43191人，栏栊乡20249人，库宗乡42148人，大安乡36625人，溪江乡33625人，石市乡46495人，长安乡16299人。

    2001年4月4日，国务院批准（国函[2001]34号）：将衡阳县的呆鹰岭镇划归衡阳市蒸湘区管辖。

    2004年，衡阳县辖13个镇、13个乡：西渡镇、集兵镇、杉桥镇、井头镇、演陂镇、金兰镇、洪市镇、曲兰镇、金溪镇、界牌镇、渣江镇、三湖镇、台源镇、樟木乡、岣嵝乡、岘山乡、关市乡、栏栊乡、库宗乡、大安乡、溪江乡、石市乡、长安乡、板市乡、樟树乡、潮江乡。

    2000年，衡阳县辖14个镇、11个乡。

    2001年4月4日，国务院批准将衡阳县呆鹰岭镇划归衡阳市蒸湘区管辖。

    2015年12月，根据衡阳县乡镇区划调整方案潮江乡并入集兵镇，调整后下辖8乡17镇。