土名伊秃河（一秃河）、依屯河、伊图河等。县城设在伊通街，因伊通河在县境内发源，因此得名，而伊秃河（一秃河）、伊图、依屯河都是伊通的音转。伊通，古称一秃、伊敦、伊屯，均系满语音译，源于伊通河名，意为宏大、汹涌之河。
唐属渤海郡。宋属东京咸平路。明属奴儿干都司。清嘉庆十九年（1814）设伊通河分防巡检。光绪八年（1882）置伊通州，属吉林府。宣统元年（1909），改伊通州为直隶州，属吉林省。1913年废直隶州，改置伊通县。1942年伊通县与双阳县合并，称通阳县。1945年10月，划归吉合区行政委员会长春地区管辖。1945年12月，划归吉林省政府直辖。1946年2月，撤销通阳县，恢复伊通县、双阳县建制。
1946年，伊通县划归吉辽省辽北分省管辖；7月，划归吉林省吉南专区管辖，后被国民党军占领。1947年10月伊通县解放，隶属吉林省。1948年6月22日，吉林省政府奉东北行政委员会命令，撤销吉南、吉北两个专区，伊通县归吉林省政府直辖。1956年7月属怀德专区（10月改为公主岭专区）。1958年10月属四平专区。
1983年8月为四平市所辖，1985年2月为公主岭市所辖，1985年12月复归四平市所辖。1988年，撤销伊通县，设立伊通满族自治县，以原伊通县的行政区域为伊通满族自治县的行政区域。伊通满族自治县设立后，仍由四平市直接领导（8月30日民政部民[1988]行批17号文件，9月15日吉林省政府吉政函[1988]177号文件）。
1946年2月，伊通县辖14个区，172个村，县政府驻伊通镇。1948年6月辖14个区，161个村。1955年，各区称谓取消序号，恢复原地名称呼；全县辖14个区，173个村。1956年初，全县辖4个区，1个镇、61个乡。1956年辖4个区、1个镇、25个乡、9个公社？。
1958年，全县辖8个公社，134个管理区。1960年，辖1个镇、8个公社．计134个生产大队。1966年1月，辖1个镇、21个公社，计221个生产大队。1968年2月，增设1个公社，仍为211个生产大队。1979年6月，伊通镇设2个街道办事处。1980年初，辖1个镇、21个公社，260个生产大队，1479个生产小队。
1983年，公社改为乡，生产大队改为村，生产小队改为屯。1988年7月，伊通县辖8个镇、14个乡．234个村委会、31个居委会。1989年8月4日，经吉林省政府批准，撤销新家满族乡，设立新家乡；12月9日，将东尖山乡的河北村、头道乡的三星村、新家乡的东新村划归伊通镇管辖。
1995年12月，伊通满族自治县辖9个镇、13个乡：伊通镇、营城子镇、靠山镇、马鞍山镇、大孤山镇、小孤山镇、伊丹镇、景台镇、西苇镇、五一乡、新家乡、爱民乡、东尖山乡、三道乡、黄岭子乡、板石庙乡、地局子乡、头道乡、二道乡、新兴乡、发展乡、莫里青乡。共有27个居委会、241个村委会。
1998年12月4日，经吉林省政府批准，撤销二道乡，设立二道镇。2000年8月20日，经吉林省政府批准，撤销头道乡、东尖山乡，将其所辖行政区域划归伊通镇管辖；撤销发展乡，将其所辖行政区域划归景台镇管辖；撤销地局子乡，将其所辖行政区域划归板石乡管辖，将板石乡更名为河源镇。
2000年，根据第五次人口普查数据，全县总人口482134人，其中：伊通镇102064人、二道镇18757人、伊丹镇29631人、马鞍镇29809人、景台镇36376人、靠山镇28050人、大孤山镇29104人、小孤山镇27915人、营城子镇23042人、西苇镇15833人、五一乡18364人、爱民乡13379人、新家乡16477人、新兴乡16155人、莫里乡16655人、黄岭子乡17474人、三道乡20637人、板石乡22412人。
2002年6月14日，经吉林省政府批准：撤销五一乡、新家乡，将五一乡所辖行政区域和新家乡的米斗浅村等划归伊通镇管辖，将新家乡的向前村、打草村、新宏村、沙古村、后柳村、新家村、新山村划归营城子镇管辖；撤销爱民乡，将其所辖行政区域划归大孤山镇管辖；乡镇合并后，镇政府驻地不变。8月9日，经吉林省政府批准：撤销黄岭子乡，设立黄岭子镇，所辖行政区域和政府驻地不变。2002年底，伊通满族自治县总人口46.4万人，其中非农业人口近9万人。辖12个镇、3个乡。
2003年底，伊通满族自治县面积2523平方千米，总人口为46.4万人，其中农业人口37.5万人，满族人口17.6万人。辖12镇，3乡：伊通镇、营城子镇、靠山镇、大孤山镇、小孤山镇、伊丹镇、马鞍山镇、景台镇、西苇镇、二道镇、河源镇、黄岭子镇、新兴乡、莫里青乡、三道乡。
截至2006年1月，伊通滿族自治县辖12镇，3乡：伊通镇、营城子镇、二道镇、西苇镇、景台镇、河源镇、伊丹镇、小孤山镇、大孤山镇、马鞍山镇、靠山镇、黄岭子镇、莫里青乡、三道乡、新兴乡。共有14个社区（其中城镇社区5个）、189个行政村。
2010年第六次人口普查，全县总人口475409人。