境内荆洲老虎坑、锦石乡堆子山发现大溪文化时期聚落遗址（属湘中四大大溪文化遗址），从这里收集的彩绘隐器等文物，证明早在距今5000年左右，县内先民已由狩猎、采集活动，进入畜牧、水稻生产，形成定居。

商周时期，境内出土的文物较多，其中最珍贵最有代表性的是九华桂花村船形山出土的豕尊和青山桥镇高屯村老屋出土的窖藏尊、鼎、觯、锸、爵、钟等青铜器。青铜器的种类、形制和纹饰工艺，说明境内先民已用青铜制作生产工具，懂得酿造技艺，尚祀神饮酒和娱乐活动。

战国时期，县域属楚国。隶长沙郡。境内已使用铁制工具生产，饮食具“饭稻羹鱼”特点。秦灭楚，置临湘县，今县地属临湘县，隶长沙郡。

西汉，析临湘置湘南县（东汉为湘南侯国），治所在今石潭镇古城村，今县地公属湘南和临湘县，隶长沙国。

三国吴太平二年（257），分临湘立湘西县，今县地分属湘南、湘西县，隶衡阳郡。晋，湖南、湘西隶属吴系未变。南朝齐建元二年（480），湘南县废。今县地分属湘西、湘乡、新康县。梁天监年间（502—519），分阴山县立湘潭县，湘潭县始立，县地多在今衡东县境，治所在衡东石湾附近，隶湘东郡。隋开皇九年（589），湘潭县域扩大，将茶陵、攸水、阴山、建宇县并人，今株洲县凤凰山以北部分地域亦属湘潭县。衡山县域亦扩大，湘西、湘乡县、新康县中分并入。今县地属衡山县，隶潭州长沙郡。

唐天宝八年（749），湘潭县大部划属衡山县，衡山县北部划属湘潭县，县治移至洛口（今易俗河镇），隶潭州。至此，县境初定，各地相符。是时，碧泉潭涌泉，利为灌溉。湘潭、易俗河等港口，利于船舶停靠。刘禹锡、杜甫等著名诗人，至此多有诗作，中原文化影响益深。

五代十国时期，县域属马殷楚国，隶潭州长沙府。易俗河商业发达，设置场官。

宋代，湘潭县隶荆湖南，路潭州。县人开采金矿，开垦山田，扩种水稻。株洲商业兴起，开征酒税。元符元年（1098），湘潭县析出2乡、长沙县析出5乡置善化县。南宋，县治移至今湘潭市观湘门直街，设立学宫，崇安人胡安国从荆门移居县域，筑碧泉书堂讲学，《春秋传》撰成，创湖湘学派，开一代学风。元贞元年（1295），湘潭县升为州，隶湖广行省潭州路。元末，人民不重负，湘乡人易华据境内乌石寨起兵反抗。后加和陈友谅农民起义军任参政，抗衡朱元璋。

明初，朱元璋部将常遇春克湘潭，其部杀易华于乌石峰下，并大肆屠戮，全县幸存20053人。湘潭复降为县，隶长沙郡。此后，县民多从江西迁入，经过休养生息，人口渐繁。湘潭成为湘江交通枢纽，是治筑城，工商业发达，易俗河成为著名米市。

清顺治六年（1649），清军人城，杀明督师大学士何腾蛟，并“以邑人多贰于圣朝”，下令“屠城九日”，全城幸存者不满百人。清康熙十三年（1674），吴三桂反清，占领县城。清康熙十八年，清军复定湘潭，兵戎蹂躏，境荒田20余万亩。经招民垦荒，人口渐繁，生产发展。县城沿江帆船舣集20余里，号称天下第一壮县。

1905年，湘潭辟为寄港地，外国商品涌人，民族工业、手工业受到打击。同时，县内效兴洋务，电话、电报事业始兴；株萍铁路、粤汉铁路长株、株渌段建成；西医随教会传入；废除书院，兴办学堂，数十名青年东渡日本留学，寻求救国救民之术。刘揆一与黄兴等创立华兴会，任副会长。曾代行总理职务，与孙中山，黄兴同为同盟会三巨头，曾联络会党谋划反清起义。刘道一参加同盟会，参与领导萍济醴起义，壮烈牺牲。武昌起义胜利后，湖南首先响应，10月27日，湘潭宣布反正。

民国3年，湘潭县隶湘江道。民国11年撤道，隶湖南省。民国27年，隶湖南省第一行政督察区。

袁世凯任大总统后，县人杨度发起组织筹安会理事长，筹谋复僻帝制。杨晚年却又在白色恐怖下坚持为党工作，成为共产党人。袁世凯窃国后，县人参与护国反袁斗争。

1919年以后，受俄国十月革命和国内五四运动的影响，县人开始研究马克思主义，共产主义运动兴起。毛泽东创建湖南共产党早期组织，一批先进分子加入中国共产党。他们中多数人回县，深人工农群众，宣传马克思主义，建立中共湘潭县基层组织和中共湘潭地方执行委员会，领导湘潭工农运动。蒋介石发动“四·一二”反革命政变后，许克祥在长沙发动“马日事变”，其部进驻湘潭，实行白色恐怖，全县共产党员、工农运动领导人及革命群众共200余人惨遭杀害。中共湘潭地方组织被迫转入秘密活动。

抗日战争开始后，国共两党委现第二次合作，中共湘潭县工作委员会建立，开展抗日救亡工作。1939年，“平江惨案”后，县内国共合作再度破裂，中共湘潭地方组织又被迫转入秘密活动。1944年6月17日，县城沦陷，日军在县境四处扫荡，到处奸淫、烧、杀和掳掠，全县死伤13万余人。民国34年9月20日，日军向驻潭国民革命军缴械投降。

抗日战争胜利后，蒋介石发动反人民的内战，县政府强令抓丁充当内战炮灰。奇征异科，日重一日，地租加重，社会黑暗，官吏贪婪。加之监发纸币，物价飞涨，工商倒闭，失业人口剧增，民怨沸腾。

1949年8月，湖南和平解放。8月9日，中国人民解放军第一三八师第四一三团进驻湘潭县委率干部百余人抵城，宣布湘潭和平解放。县域隶长沙专区（1952年，长沙和专署改名湘潭专区，县域隶湘潭专区）。13日，中共湘潭工委与中共湘潭县委合并。22日，县人民政府成立，接管旧政权，开展筹粮支前，清匪反霸，安定社会，发动群众兴修水利，恢复生产。

1950年，县城关区析出，建县级湘潭市。此后，县内开展减租退押，开始土地改革，试办农业互助组，镇压反革命，着手兴办地方国营企业和区、乡供销合作社，动员青年参加中国人民志愿军赴朝参战。

1951年，株洲镇及太平桥等7乡从县境析出，建株洲市。同年，开展土改复查，至1952年结束。

1953年，县内开始进行农业、手工业和私营工商业的社会主义改造。1956年，全县基本实现农业合作化，完成了手工业和私营工商业的社会主义改造。同时在农村开展反资，斗争。

1957年，第一个五年计划完成，全县工农总产值12896.78万元，为1949年的140%。此后，历经四个五年计划于1980年，全县工农业总产值达32612.29万元，为1949年的3.56倍。

此后，政治运动不断。1957年，县委在党内开展整风运动，后期转到反右派斗争。1958年，开始大跃进、人民公社化运动，办公共食堂，大炼钢铁，共产风、浮夸风等五风严重，加上自然灾害，导致发生1959—1961年的国民经济严重困难。1960年，县内整风整社，纠正五风错误。1963年开展社会主义教育运动。1966年，10年“文化大革命”开始，使国民经济遭到严重破坏。

1959年，析出五星、卫星、星星、上游四个公社及红旗公社的一部分和雷打石镇入株洲市。1968年析出韶山区建省属韶山特区。

1978年，中共十一届三中全会以后，县委清理左的指导思想，拨乱反正，平反冤、假、错案，以经济建设为中心，实行改革开放，县域经济从此飞速发展。1995年，本县被命为“中国湘莲之乡”。1997年，全县综合实力进入全省十强县，生猪生产为湖南第一，粮生产为湖南第二。

县内文化源远流长。宋代大理学家胡安国，于高宗绍兴二年（1132）迁湘潭碧泉潭。筑碧泉书堂，讲学、著书，从游弟子数十人，传学甚众，开创“湖湘学派”，为湖湘文化发源地之一。清道光、咸丰年间，辰山周怡端（清军机大巨左宗棠人赘夫人）家衔后诞生13位女诗人，均出有诗集。清未经学大师王阎运著《湘绮楼诗集》18卷，为传世之作。爱国诗僧释敬安，号八指头陀，一生赋诗2000多首。世界文化名人、国画大师齐白石在家乡湘潭生活、创作几十年，53岁时北上定居北京。县内民乐演凑享有盛誉。清末县人邓华生可以口鼻各吹一支唢呐，曾应慈禧之召赴京参加唢呐比试。1957年，青山桥著名吹打艺人陈庆丰等3人曾参加第二届全国民间音乐舞蹈会演，进中南海怀仁堂为周恩来、朱德等党和国家领导人演出。1996年，青山桥镇获“全国民间艺术之乡”称号。