大理古称昆弥（昆明）国，隋朝为白子国地，属南宁州总管府。唐后属姚州都督府，置蒙舍、蒙睶、施浪、浪穹、邓赕、越析六诏地，公元737年皮罗阁为云南王，统一了六诏。1253年元灭大理国，云南的政治、经济、文化中心由大理移到昆明。1269年设大理上、下两万户府。明设大理府，清沿袭明制。
1950年1月，在大理和蒙化分别成立大理专区专员公署和滇西人民行政专员公署蒙化办事处，直属云南省人民政府。大理专区下辖大理、邓川、洱源、凤仪、宾川、漾濞、永平7县和下关区；蒙化区办事处下辖蒙化、顺宁、云县、缅宁、景东5县。同年4月，撤销蒙化专办处，和大理专区合并成立大理专区专员公署，将景东县划归思茅专区，蒙化、顺宁、云县3县划归大理专区，同时将保山专区的云龙县、楚雄专区的祥云县、弥渡县划归大理专区。同年设立下关区，以凤仪县下关镇和大理县的邻近下关镇的地区为其行政区域，下关区由大理行政公署领导。大理专区专署由大理县迁驻下关。大理专区辖下关区、大理（驻中和镇）、凤仪（驻凤鸣镇）、漾濞（驻下街乡）、永平（驻银江镇）、云龙（驻新云镇）、祥云（驻祥城镇）、宾川（驻州城镇）、弥渡（驻弥城镇）、蒙化（驻蒙城镇）、云县、顺宁（今凤庆）、缅宁（今临沧）、邓川（驻新州镇）、洱源（驻玉湖镇）14县。另剑川、鹤庆2县属丽江专区。
1951年3月14日，政务院批准：撤销下关区，设立下关市。大理专署驻下关市。大理专区辖1市、14县。1952年11月25日内务部【内民字第634号】批复：设立缅宁专区，大理专区的缅宁县划归缅宁专区。大理专区辖1市、13县。1954年6月30日政务院批准：蒙化县更名为巍山县（驻蒙城镇）。1954年云南省人民政府报告备案：顺宁县更名为凤庆县。1955年1月3日国务院批准：下关市改为省辖市，由大理专署领导监督。【注：实际下关市改为省辖市未执行，仍为大理专区领导。一说，1955年宾川县由州城镇迁驻牛井镇。】
1956年11月16日国务院全体会议第40次会议决定：设置大理白族自治州。自治州的行政区域为原由大理专员公署代省领导的下关市和大理、邓川、洱源、宾川、云龙、凤仪、祥云、弥渡、永平、漾濞、巍山等11个县，凤庆县彝族聚居的爱国乡，以及原由丽江专员公署代省领导的剑川（驻金华镇）、鹤庆2县和兰坪县的新华、建基、新生、新民、黄花、桑树、起文、官平、富乐、美水等11个白族聚居乡（11个乡划归剑川县）。自治州人民委员会驻下关市。大理白族自治州成立（11月22日?）后，撤销大理专员公署，原由大理专员公署代省领导的云县、凤庆2县，改由临沧专员公署领导。设置巍山彝族自治县和永建回族自治县（一说11月9日），撤销巍山县。巍山彝族自治县的行政区域为原巍山县的第一、二、四、五、六、七等6个区和原属凤庆县的爱国乡。自治县人民委员会驻原巍山县城。永建回族自治县的行政区域为原巍山县的第三、八等2个区。自治县人民委员会驻原巍山县大仓街。大理州辖1市、12县、2自治县。
1958年10月，云龙、永平两县合并，称永平县。1960年9月13日国务院全体会议第103次会议通过：设立大理市（驻下关），撤销下关市、大理县、凤仪县、漾濞县，以原下关市、大理县、凤仪县、漾濞县的行政区域合并为大理市的行政区域。撤销洱源、邓川2县，将原洱源、邓川2县的行政区域并归剑川县。撤销宾川、弥渡2县，将原宾川、弥渡2县的行政区域并归祥云县。设立巍山彝族回族自治县，撤销巍山彝族自治县和永建回族自治县，以原巍山彝族自治县和永建回族自治县的行政区域合并为巍山彝族、回族自治县的行政区域。大理州辖1市、4县、1自治县。 1961年3月21日，恢复原永平、云龙两县原建置，原云龙县团结公社的荣禄乡（面积188平方千米）划归永平县龙门公社。1961年设立南涧县，以巍山彝族回族自治县的南涧、乐秋、拥翠、岔江、公朗、沙乐、宝华、和平8个公社和弥渡县的兔街公社为南涧县的行政区域。大理州辖1市、6县、1自治县。
1962年3月27日国务院全体会议第115次会议决定：撤销大理市；恢复大理县（驻中和镇），以合并于大理市的原大理县、凤仪县、漾濞县行政区域为大理县的行政区域；恢复下关市，以合并于大理市的原下关市行政区域为下关市的行政区域；恢复弥渡县（驻弥城镇），以合并于祥云县的原弥渡县行政区域为弥渡县的行政区域；恢复宾川县（驻牛井镇），以合并于祥云县的原宾川县行政区域为宾川县的行政区域；恢复洱源县（驻玉湖镇），以合并于剑川县的原洱源、邓川2个县行政区域为洱源县的行政区域。1962年10月27日国务院全体会议第117次会议决定：设立漾濞县（驻上街镇），以合并于大理县的原漾濞县行政区域为漾濞县的行政区域。大理州辖1个市、11个县、1个自治县。
1963年9月14日国务院全体会议第135次会议决定：设立南涧彝族自治县。以巍山彝族回族自治县的南涧地区为南涧彝族自治县的行政区域。1965年11月27日南涧彝族自治县正式成立（驻南涧街）。大理白族自治州辖1市、10县、2自治县。1983年9月9日国务院【国函字189号】批复：撤销下关市、大理县，设立大理市（县级）。以下关市、大理县的行政区域为大理市的行政区域。大理州辖1市、9县、2自治县。1985年6月11日国务院【国函字88号】批复：撤销漾濞县，设立漾濞彝族自治县。以原漾濞县的行政区域为漾濞彝族自治县的行政区域。大理州辖1市、8县、3自治县。
1997年，大理州辖1个县级市、8个县、3自治县，即：大理市、云龙县、洱源县、祥云县、宾川县、永平县、鹤庆县、弥渡县、剑川县、漾濞彝族自治县、巍山彝族回族自治县、南涧彝族自治县。州政府驻大理市。共有128个乡镇、2个办事处，其中民族乡16个，镇17个；1087个村民委员会。1999年，宾川县炼洞乡改建鸡足山镇，平川乡改建平川镇，州城乡改建州城镇；祥云县下庄乡改建下庄镇，刘厂乡改建刘厂镇；剑川县甸南乡改建甸南镇；南涧县新民乡改建小湾东镇；弥渡县新街乡改建新街镇。至此，大理州的乡由原来的108个减少至100个，而镇由原来的20个增加到28个。
2000年第五次人口普查，大理白族自治州常住总人口3296552人，其中：大理市521169人，漾濞彝族自治县105380人，祥云县437371人，宾川县324412人，弥渡县296860人，南涧彝族自治县209887人，巍山彝族回族自治县296124人，永平县178438人，云龙县196978人，洱源县315003人，剑川县165900人，鹤庆县249030人。
2005年，乡镇行政区划调整：撤销宾川县古底彝族乡；撤销祥云县象鼻乡、马街乡；撤销巍山县龙街乡和鼠街乡，设立五印乡；撤销洱源县茈碧乡，其行政区域并入玉湖镇，同时将玉湖镇更名为茈碧湖镇；撤销鹤庆县中江乡；撤销漾濞县上街镇和河西镇，设立苍山西镇；撤销永平县老街镇和曲硐镇，设立博南镇；撤销剑川县剑阳镇，其行政区域并入金华镇；撤销大理市七里桥镇；撤销弥渡县太花乡，其行政区域并入弥城镇管辖。2005年9月30日，南涧县人大常委会决定撤销沙乐乡，其行政区域整体划归公郎镇。2006年末，全州辖1个县级市、8个县、3个自治县；66个镇、33个乡、11个民族乡；59个居委会、1064个村委会。
2010年第六次人口普查，大理白族自治州常住总人口3456323人，其中：大理市652045人，漾濞彝族自治县102305人，祥云县455605人，宾川县348754人，弥渡县313156人，南涧彝族自治县211433人，巍山彝族回族自治县304368人，永平县175163人，云龙县199880人，洱源县268313人，剑川县169973人，鹤庆县255328人。
2013年末，全州户籍总人口356.92万人，其中：少数民族183.75万人，占总人口的51.48%，其中白族120.78万人。辖大理市、漾濞彝族自治县、祥云县、宾川县、弥渡县、南涧彝族自治县、巍山彝族回族自治县、永平县、云龙县、洱源县、剑川县、鹤庆县，共1市11县，其中有9个国家级贫困县，2个省级贫困县；共有68个镇、42个乡。
2014年，大理市喜洲镇、双廊镇，漾濞彝族自治县苍山西镇、漾江镇，祥云县云南驿镇、下庄镇、刘厂镇，宾川县金牛镇、州城镇，弥渡县弥城镇、红岩镇，南涧彝族自治县公郎镇，巍山彝族回族自治县南诏镇、庙街镇、大仓镇，永平县杉阳镇，云龙县诺邓镇、漕涧镇，洱源县右所镇、凤羽镇，剑川县金华镇、沙溪镇，鹤庆县松桂镇、草海镇共24个镇被列为全国重点镇。