“仙桃”地名由来有多种传说：一说，明代时，因仙桃地处汉江和锦瑞河夹流之间，地势呈桃形，故取名“仙桃”。二说，古时，仙桃名“尖刀嘴”不雅，取“尖刀”谐音为“仙桃”。三说，相传在很久以前，一仙女手捧仙桃，前去为王母娘娘祝寿，蓦然之间，发现一方绿洲，屋舍俨然，绿树掩映，阡陌交织，实乃人间仙境，不禁按落云头，撒桃祝福。转眼之间，地上长出十里桃林，桃花灼灼，仙桃累累，“仙桃”由此而得名。（注：还有其他传说）
夏、商为荆州域，周为郧国州国地，春秋战国属楚，秦隶南郡，汉、晋为云杜、竟陵地。梁天监二年（503年）始置沔阳郡设沔阳县，因郡治在沔水之北而得名。以后历代多为州、府、郡治所。隋开皇三年（583年）改沔阳县郡为复州。大业三年（607年）改复州为沔州，改建兴县为沔阳县。改沔州为沔阳郡，郡县治所均设今沔城。
唐武德五年（622年）改沔阳郡为复州，州治迁竟陵县，沔阳县属复州。贞观七年（633年），州治迁回沔阳。天宝元年（742年）改复州为竟陵郡。乾元元年（758年）废竟陵郡，重置复州，州治沔阳。宝应二年（763年），州治又移治竟陵，沔阳为属县。五代后梁开平四年（910年）分沔阳南境设白沙微科院。属江陵府。后晋天福五年（940年）升复州为址隶防御州，领景陵、沔阳二县。
宋乾德三年（965年），改白沙徽科院为玉沙县，属江陵府。至道三年（997年），玉沙县改属复州。宝元二年（1039年），降沔阳县为镇，属玉沙县。熙宁六年（1073年），废复州，降玉沙县为镇，属江陵府监利县。元右元年（1086年），置复州和玉沙县，沔阳镇仍属玉沙县。南宋端平三年（1236年），复州为复州路，以玉沙为附郭县。十五年（1278年），改复州路为沔阳府，属河南行省荆湖北路宣慰司，辖景陵、玉沙二县，府治和玉沙县治沔阳城。
明洪武元年（1368年），沔阳府改属湖广行省。九年（1376年）降沔阳府为州，州治沔阳城；并玉沙县地入州，直属湖广政司，领景陵县。嘉靖十年（1531年），沔阳州改属承天府。天启元年（1621年），沔阳州降为散州，无领县。清顺治三年（1646年），沔阳州改属安陆府，分州南境置文泉县，县治新堤镇。三十年废文泉县，并入沔阳州。民国元年（1912年），改沔阳州为沔阳县，县治沔城，属湖北省江汉道，直属湖北省。
建国初设沔阳专署。1949年10月，根据湖北省人民政府指示，沔阳县人民民主政府更名为沔阳县人民政府，县治由彭场迁往沔城。1951年6月析县南境置洪湖县。同年撤销沔阳专署，沔阳县改属荆州专区（1970年改为地区）。1952年4月，沔阳县治由沔城迁往仙桃镇。1968年3月，成立沔阳县革命委员会。1980年12月，恢复沔阳县人民政府。1986年5月27日，国务院批准，撤销沔阳县，设立仙桃市；10月正式挂牌成立。1994年10月，根据国务院批复，仙桃市改为省直管市。
2000年第五次人口普查，仙桃市总人口1474078人，其中：沙嘴街道65080人、龙华山街道94717人、干河街道108707人、袁市街道41140人、郑场镇76348人、毛嘴镇72841人、谢场镇30142人、娄河镇47586人、三伏潭镇79433人、胡场镇52156人、麻港镇30014人、长埫口镇40372人、大福镇37299人、下查埠镇37563人、西流河镇49155人、沙湖镇34940人、复兴镇17805人、杨林尾镇71833人、何场镇30089人、彭场镇62510人、新里仁口镇31239人、张沟镇47592人、郭河镇74247人、沔城回族镇25586人、通海口镇55626人、陈场镇57846人、姚嘴镇17148人、敦厚乡34039人、杜窑乡21090人、纺织工业园区虚拟街道15857人、九合垸原种场5048人、沙湖原种场9030人。
2000年3月，经湖北省政府批准，仙桃市将29个乡、镇、办事处合并为15个镇、3个市属街道办事处，10个市属农林牧渔场。即：袁市街道并入干河街道，谢场镇并入剅河镇，麻港镇并入胡场镇，大福镇、敦厚乡并入长埫口镇，下查埠镇、杜窑乡（部分村并入沙湖镇）并入西流河镇，复兴镇并入杨林尾镇，何场镇并入彭场镇，新里仁口镇划入张沟镇，姚嘴镇并入陈场镇。调整后，仙桃市辖干河街道、龙华山街道、沙嘴街道、郑场镇、毛嘴镇、剅河镇、三伏潭、胡场镇、长埫口镇、西流河镇、彭场镇、沙湖镇、杨林尾镇、张沟镇、郭河镇、沔城回族镇、通海口镇、陈场镇、沙湖原种场、九合垸原种场、杜湖原种场、排湖原种场、畜禽良种场、赵西垸林场、刘家垸林场、彭场养殖场、排湖渔业综合总场、保丰渔场。
2004年末，仙桃市面积2538平方千米，总人口149.41万人。辖干河、龙华山、沙嘴3个街道，郑场、毛嘴、剅河、三伏潭、胡场、长埫口、西流河、彭场、沙湖、杨林尾、张沟、郭河、沔城、通海口、陈场15个镇，2个原种场、1个工业园区。共有22个居委会、647个村委会。
2005年末，仙桃市辖3个街道、15个镇：干河街道、龙华山街道、沙嘴街道、郭河镇、郑场镇、西流河镇、毛嘴镇、剅河镇、三伏潭镇、长埫口镇、彭场镇、沙湖镇、杨林尾镇、张沟镇、沔城回族镇、通海口镇、陈场镇、胡场镇，以及1个工业园区。共有61个居委会、640个村委会。
2010年第六次人口普查，仙桃市常住总人口1175085人，其中：沙嘴街道72590人，干河街道147528人，龙华山办事处104160人，郑场镇45198人，毛嘴镇57563人，剅河镇61822人，三伏潭镇52571人，胡场镇54476人，长倘口镇74671人，西流河镇72471人，沙湖镇32465人，杨林尾镇57492人，彭场镇82724人，张沟镇58965人，郭河镇46312人，沔城回族镇17140人，通海口镇44935人，陈场镇55041人，仙桃工业园20070人，九合垸原种场3922人，沙湖原种场6784人，排湖渔场1748人，五湖渔场2049人，赵西垸林场429人，刘家垸林场1027人，畜禽良种场932人。