秦属长沙郡。汉元朔五年（公元前124）封都梁侯国。东汉初置都梁县，后复为侯国。三国吴更名武冈县。晋太康元年（280）复置都梁县，并分邵阳，立建兴、武冈2县。因县北有武冈山，故名。据《水经注》：“左右二冈对峙，重阻齐秀，间可二里，后汉伐五溪蛮，蛮保此冈，故曰武岗。”东周系楚地。
五代梁更名武强县。陈废武强、建兴县并入都梁县。隋开皇十年（590）废都梁县并入邵阳县，大业年间（605）分建武攸县。唐改武冈县。宋崇宁五年（1106）升武冈军。元至元十四年（1277）为武冈路。明洪武元年（1368）改武冈府，九年降府为州。永乐二十一年（1432），珉王朱楩（朱元璋第18子）从云南迁至武冈，世袭14代。
清顺治四年（1647）改奉天府，后称武冈州。民国二年（1913）改州为县。1949年10月武冈解放，属邵阳专区。1950年至1956年武冈县东部、北部先后划为邵阳县、洞口县和新宁县管辖，辖区面积减少三分之二。1968年属邵阳地区，1986年属邵阳市。1994年4月撤销武冈县，设立县级武冈市（2月18日民政部以民行批〔1994〕31号文件批复同意）。
1994年，武冈市撤销城关镇，将城关镇部分区域及法相岩乡划入南塔、兴隆、东山3个村，设立法相岩街道；将城关镇部分区域及法相岩乡划入资南、资云、水平、翠云4村，从原城西乡划入革新村，设立辕门口街道；将城关镇部分区域及新东乡划进新东、东塔、丰仁3个村，设立迎春亭街道；将城关镇部分区域及新东乡划进庆丰村，从原城西乡划入富田、新光村，设立水西门街道（注：法相岩、水西门2个街道直至2011年才正式成立）。【《邵阳市人民政府关于撤销原城关镇设立法相岩等四个街道办事处的通知》（市政函字[1994]23号）】
1995年撤区并乡（镇），撤销7区，保留龙田、大甸、秦桥、龙溪4个乡行政区划不变；其余28个乡镇合并设立13个乡镇。具体为：江塘乡、城西乡与邓元泰镇合并设立邓元泰镇，南桥乡、泉塘乡与湾头镇合并设立湾头桥镇，石羊乡、新东乡合并设立头堂乡，独山乡与法相岩乡的塘富、双圳、紫田、红星、春光5个村合并设立安乐乡，安心观镇、文坪镇合并设立文坪镇，勒石乡与双田乡合并设立司马冲乡，朱溪乡与荆竹铺镇合并设立荆竹铺镇，田家渡乡与马坪乡合并设立马坪乡，梅树乡与晏田乡合并设立晏田乡，法新乡与稠树塘镇合并设立稠树塘镇，天鹅乡与水浸坪乡合并设立水浸坪乡，双桥乡与邓家铺合并设立邓家铺镇，龙从乡与米山乡合并设立双牌乡。
1996年，武冈市面积1540平方千米，人口约69.7万人。辖4个街道、6个镇、11个乡：水西门街道、迎春亭街道、法相岩街道、辕门口街道、文坪镇、邓元泰镇、邓家铺镇、荆竹铺镇、稠树塘镇、湾头桥镇、大甸乡、马坪乡、水浸坪乡、双牌乡、龙田乡、龙溪乡、头堂乡、司马冲乡、安乐乡、秦桥乡、晏田乡。市府驻广乐路大皇城。
2000年第五次人口普查，武冈市常住总人口694847人，其中，辕门口街道52107人，迎春亭街道44546人，邓元泰镇62352人，湾头桥镇67723人，文坪镇36432人，荆竹铺镇37394人，稠树塘镇35539人，邓家铺镇48944人，龙溪镇32084人，司马冲镇23695人，龙田乡27532人，头堂乡38857人，安乐乡23442人，大甸乡24194人，马坪乡32565人，晏田乡23082人，秦桥乡20878人，水浸坪乡23982人，双牌乡39499人。
？年，全市总人口710872人，其中非农业人口76801人。辖2个街道（不包括未成立的法相岩、水西门2个街道）、8个镇、9个乡，481个行政村、30个居委会。
2004年，武冈市辖4个街道、8个镇、9个乡：辕门口街道、迎春亭街道、法相岩街道、水西门街道、邓元泰镇、湾头桥镇、文坪镇、荆竹铺镇、稠树塘镇、邓家铺镇、龙溪镇、司马冲镇、龙田乡、头堂乡、安乐乡、大甸乡、马坪乡、晏田乡、秦桥乡、水浸坪乡、双牌乡。
2010年第六次人口普查，武冈市常住总人口734870人，其中，辕门口街道63834人，迎春亭街道68623人，邓元泰镇64070人，湾头桥镇70863人，文坪镇32052人，荆竹铺镇38623人，稠树塘镇35448人，邓家铺镇52401人，龙溪镇31863人，司马冲镇23128人，龙田乡23470人，头堂乡39469人，安乐乡25684人，大甸乡24039人，马坪乡34679人，晏田乡23476人，秦桥乡20975人，水浸坪乡24706人，双牌乡37467人。
2011年5月18日，水西门、法相岩2个街道办事处正式挂牌成立。同年9月29日，《武冈市人民政府关于市区行政区域调整的通知》文件明确调整后各街道办事处行政区域。
2014年，省民政厅（湘民行发[2014]18号）批复同意撤销秦桥乡，设立秦桥镇。2015年，撤销双牌乡，设立双牌镇；撤销大甸乡，设立大甸镇（2016年1月18日正式撤乡建镇）。
2015年12月2日，省民政厅（湘民行发[2015]119号）批复同意：龙田乡与水西门街道成建制合并设立水西门街道。头堂乡与迎春亭街道成建制合并设立迎春亭街道。安乐乡与法相岩街道成建制合并设立法相岩街道。调整后，全市辖4个街道、11个镇、3个乡：辕门口街道、迎春亭街道、法相岩街道、水西门街道、邓元泰镇、湾头桥镇、文坪镇、荆竹铺镇、稠树塘镇、邓家铺镇、龙溪镇、司马冲镇、秦桥镇、双牌镇、大甸镇、马坪乡、晏田乡、水浸坪乡。总面积1539平方千米，总人口83.5万人。市政府驻水西门社区广乐路。