株洲，古称建宁。当地多槠树，湘江过而多沙洲，故株洲又称槠洲。南宋乾道年间朱熹《南岳游山后记略》中有“西戍至褚洲”句，明崇帧《长沙府志》已作株洲，或为“朱洲”。三国东吴（214年）在此设建宁郡。唐贞观元年，建宁并入湘潭。南宋绍熙元年（1190年）正式定名为株洲。
今株洲市区和株洲县原为湘潭县地，与醴陵县俱属长沙郡，后属潭州；攸县、茶陵县属衡阳郡，后属衡州。五代为楚潭州长沙府醴陵县、攸县、茶陵县和湘潭县地。北宋为潭州醴陵县、攸县和湘潭县地，以及衡州茶陵县。南宋绍兴九年（1139年）升茶陵县为茶陵军。嘉定四年（1211年）析茶陵军康乐、云阳（一作霞阳）、常平三乡置酃县。元为天临路醴陵州、攸州和湘潭州地，以及衡州路酃县。明为长沙府醴陵县、攸县、茶陵州和湘潭县地，以及衡州路酃县。清末一度设株洲厅。1913年茶陵州改为茶陵县，与攸县、醴陵县等俱属湘江道，酃县属衡阳道。1937年为第一行政督察区醴陵县和湘潭县地，以及第二行政督察区他县、茶陵县、酃县。
1949年8月3日，株洲宣告解放。湘潭县下设株洲区，辖株洲乡、藕灵乡。8月19日，株洲区党政机关建立，株洲区公所、株洲乡人民政府驻大胜岭。株洲区所辖株洲集镇面积约半平方千米，人口7264人。醴陵县属长沙专区，攸县、茶陵县、酃县属衡阳专区。1950年1月，株洲区改为第一区。1950年6月中旬，湘潭下设株洲镇（区级）。株洲镇辖一至四街居委会、田心塅乡、董家塅乡、石子头乡、株洲镇公所驻殷家祠堂（今芦淞区区委、区政府所在地）。1951年3月，株洲镇公所更名为湘潭县株洲镇人民政府。
1951年由湘潭县析置株洲市，属长沙专区。3月30日，湖南省人民政府长沙区专员公署呈文省府并中南军政委员会，拟将湘潭县株洲镇设市，请示设市的理由主要是：“株洲镇人口密集，交通便利，为粤汉、浙赣、湘黔（现车通湘潭）等铁路的交叉点，湖南的工业区将来发展大有前途。全镇面积为36平方千米，人口45914人……根据发展趋势，拟将设市，并计划将该镇接近郊区划入市区，面积从36平方千米增至48平方千米，人口从45914人增至100000人，乡从3个增至25个。”1951年5月7日，中南军政委员会具文批复湖南省人民政府同意并报请中央设立株洲市。6月11日，中南军政委函告湖北、湖南两省政府：“接政务院1951年6月6日政行齐字第一四九号批复：1951年5月8日（51）会办民字第1917号报告悉。所拟将湖北省襄阳、樊城合设为丁等市，称襄樊市；湖南省株洲镇改设为丁等市，由长沙专署领导，经核同意，准予备案……。”（注：丁等是按人口划分）6月29日，长沙区专员公署令决定宣布成立株洲市人民政府，自7月1日起正式对外办公。实际上到7月17日才对外办公。株洲市人民政府驻殷家祠堂（今芦淞区区委、区政府所在地）。
1951年8月20日，株洲市城区设街，株洲市设郊区，成立郊区区公所，辖11个乡。1952年1月14日，株洲市人民政府向省府民政厅报告称，市界问题已遵照政务院令，将湘潭所辖南华、荷塘、百井、白关、龙州、大京、太平桥等7乡及与湘潭协商将荷花五个村划入株洲市。1953年株洲市改为省辖市。3月，根据湘潭区专员公署1953年2月20日通知，株洲市郊区分为株洲市郊东区、株洲市郊北区，共辖32个乡。6月5日，湖南省人民政府主席程潜签发省府令，株洲市授权湘潭专署领导。1955年2月22日，经中共株洲市委批准，株洲市郊东区、株洲市郊北区合并为株洲市郊区，设立株洲市郊区区公所，辖22个乡。
1956年3月23日，中共湖南省委发出通知，省委决定：株洲市委即由省委直接领导，希望各有关部门即办理交接手续。4月9日，湖南省人民委员会发出通知：“现决定将株洲市人民委员会改由我会直接领导。该会建设、房地、劳动、卫生、商业科、均改为局。希转知有关部门分别办理交接手续。”6月14日，撤销株洲市郊区区公所，设立株洲市郊区办事处，辖5个大乡。1958年9月5日，撤销乡级建置，株洲市郊区所辖5个大乡合并组成株洲市郊区人民公社。
1959年6月26日，经湖南省人民委员会第335号文件批准，撤销株洲市城区1955年和1958年相继成立的5个街道办事处，分别设立中心、清水塘、荷塘铺、田心、董家塅等5个区人民委员会；撤销郊区办事处，设立株洲市郊区人民委员会。1960年7月23日，经株洲市人民委员会批准，成立中心、清水塘、荷塘铺、田心、董家塅等5个城市人民公社，分别与中心、清水塘、荷塘铺、田心、董家塅等5个区人民委员会合署办公，两块牌子，一套人马。所辖居委会37个，居民小组682个，农场20个，生产队205个，总计人口186468人，总面积150平方千米。
1963年4月，撤销株洲市郊区人民委员会，由株洲市农林水办公室直接领导农村各区、社。1965年4月30日，经国务院全体会议第155次会议决定设立株洲县。以株洲市部分行政区域为株洲县行政区域。株洲县建县后，全县划分为渌口、淦田、朱亭、三门、白关、古岳峰、雷打石、龙头铺8个区和渌口镇（直属镇），共辖27个公社，4个建制镇，4个农、林、渔、茶场。共计人口367932人。株洲县由株洲市领导，驻渌口镇。1966年1月18日，国务院（66）议字3号文批准，设立株洲市郊区（县级），将株洲市农林水办公室直管的荷花、曲尺两个公社和清水塘、田心、荷塘铺、中心、董家塅五个农场，以及农科所、园艺场、果树园艺场、畜牧场、鹅颈洲渔场、水产试验场划归郊区管理。