据《孝义县志》，中阳县以“汾水之阳，是邑中处”得名。战国为赵之中阳邑。西汉置中阳县，属西河郡。东汉末年废入离石县。北周大象元年（579）析离石县地置平夷、宁乡2县，属石州。隋大业初宁乡县废入离石县，平夷县改属离石郡。金明昌六年（1195）改宁乡县，属石州。元属太原路，后复属石州。明属永宁州。清属汾州府。
1914年因与湖南省宁乡县重名，改为中阳县，属冀宁道，道废后直属省。1949年属汾阳专区。1951年属兴县专区。1952年属榆次专区。1958年与离山县合称离石县，1960年复置中阳县，属晋中专区。1967年属晋中地区。1971年属吕梁地区。2003年属地级吕梁市。
1996年，中阳县面积1433平方千米，人口约12万人。辖5镇6乡：城关镇、金罗镇、暖泉镇、枝柯镇、武家庄镇、吴家峁乡、下枣林乡、张家庄乡、张子山乡、刘家坪乡、苏村乡。县政府驻城关镇。
2000年第五次人口普查，中阳县常住总人口131812人，其中，城关镇43007人，金罗镇22331人，枝柯镇9212人，武家庄镇5606人，暖泉镇16089人，苏村乡5741人，张子山乡8450人，刘家坪乡5101人，吴家峁乡5473人，下枣林乡5403人，张家庄乡5399人。
2001年，区划调整后，全县辖5个镇、2个乡：宁兴镇、金罗镇、枝柯镇、武家庄镇、暖泉镇、张子山乡、下枣林乡。县政府驻宁兴镇。
2005年，宁兴镇更名为宁乡镇。
2010年第六次人口普查，中阳县常住总人口141374人，其中，宁乡镇76490人，金罗镇21834人，枝柯镇6861人，武家庄镇7585人，暖泉镇10728人，张子山乡9829人，下枣林乡8047人。
2014年末，全县常住人口144531人。2015年末，中阳县辖5个镇、2个乡（合计7个），13个居委会、87个村委会（合计100个）。