大姚县域内有大姚河，源出镇南县北十八盘山，纳诸水入金沙江，县以河为名。西汉武帝元鼎六年（公元前111）始置蜻蛉县，属越雟郡。东汉为蜻蛉县，属益州越雟郡。三国蜀汉为蜻蛉县，属益州云南郡。西晋为蜻蛉县，属宁州云南郡。东晋至南朝梁为蜻蛉县，属宁州兴宁郡，南朝齐、梁为兴宁郡治。北朝周属南宁州。隋朝属南宁州总管府。唐武德四年（621）在境内置褒州领扬波（今金碧）、乐疆（今龙街缴末）两县；置西濮州领马西县（今新街大古衙），兼领天池、盐泉、涌泉、甘泉4县。贞观十一年（637）为西濮州，领蜻蛉、濮水、铜山、歧星4县。唐南诏国时为弄栋节度弄栋城。
宋大理国为褒州大姚堡，属弄栋府。元宪宗七年（1257）废褒州置大姚堡千户所，属大理下万户；至元十一年（1274）改置大姚县，改属姚州；元天历元年（1328）改属姚安路军民府。明洪武十五年（1382）改置姚安府，属云南布政司，洪武二十七年（1394）改置姚安军民府，辖姚州（今姚安）、大姚县。清初沿明制，为姚安军民府大姚县；雍正八年（1730）7月，姚安军民府属迤西道（驻大理府）。乾隆三十五年（1770）2月，撤销姚安军民府，大姚县改属迤西道楚雄府。道光三年（1823）以大姚县北境置苴却行检分治。
民国2年（1913）3月，由姚安县析置盐丰县，县治设于白盐井；同年（1913）4月，迤西道改为滇西道，大姚县、盐丰县属滇西道；同年，改苴却巡检司为苴却行政委员，驻苴却，属滇西道。民国3年（1914）6月，改滇西道为腾越道（驻腾冲县），大姚县、盐丰县、苴却行政区属之。民国13年（1924），苴卻行政区改置永仁县（1929年11月批准），属腾越道。民国十八年（1929），废腾越道，大姚县、盐丰县直属省。民国35年（1946），大姚县、盐丰县属第八行政督察区（驻姚安县）。
1950年，大姚、盐丰县属楚雄专区。1957年10月18日，国务院批准全体会议第58次会议决定：设置楚雄彝族自治州，大姚、盐丰县属楚雄州（楚雄彝族自治州1958年4月15日成立）。1960年9月13日国务院全体会议第103次会议通过：撤销永仁、盐丰、姚安3县，将原永仁、盐丰、姚安3县的行政区域并归大姚县（1958年10月15日撤并）。1962年3月27日，国务院全体会议第115次会议决定：设立姚安县，以合并于大姚县的原姚安县行政区域为姚安县的行政区域。设立永仁县，以合并于大姚县的原永仁县行政区域为永仁县的行政区域（1961年1月分置）。
1996年，大姚县面积4146平方千米。人口约26.9万人，其中彝族7.3万人。辖3个镇、11个乡：金碧镇、石羊镇、六苴镇、湾碧傣族傈僳族乡、铁锁乡、桂花乡、三台乡、昙华乡、三岔河乡、新街乡、赵家店乡、七街乡、仓街乡、龙街乡。县政府驻金碧镇。
2000年第五次人口普查，大姚县常住总人口279838人，其中：金碧镇56863人，石羊镇28261人，六苴镇17431人，七街乡14145人，仓街乡23128人，龙街乡24927人，赵家店乡16100人，新街乡26788人，昙华乡7409人，桂花乡11721人，湾碧乡17557人，铁锁乡10312人，三台乡11853人，三岔河乡13343人。
2001年末，全县有71631户，280774人，其中，农业人口256980人，非农业人口23794人。辖3个镇、10个乡、1个民族乡：金碧镇、石羊镇、六苴镇、仓街乡、七街乡、龙街乡、赵家店乡、新街乡、昙华乡、桂花乡、三台乡、铁锁乡、三岔河乡、湾碧傣族傈僳族乡，147个村委会，1906个村民小组。
2002年，仓街乡撤乡设镇（省政府2002年8月12日批准）。2005年12月12日，云南省政府（云政复[2005]91号）批准同意大姚县撤销仓街镇和七街镇，将其行政区域并入金碧镇，金碧镇政府驻地不变；将六苴镇海古簸村委会划归昙华乡管辖。
2006年，大姚县总面积4146平方千米。总人口28万余人。辖3个镇、9个乡（其中1个民族乡）：金碧镇、石羊镇、六苴镇、龙街乡、赵家店乡、新街乡、昙华乡、桂花乡、湾碧傣族傈僳族乡、铁锁乡、三台乡、三岔河乡。共有3个居委会、126个行政村。县政府驻金碧镇。
2010年第六次人口普查，大姚县常住总人口273315人，其中：金碧镇95639人，石羊镇25718人，六苴镇16591人，龙街乡22653人，赵家店乡15149人，新街乡25273人，昌华乡7549人，桂花乡11963人，湾碧傣族傈僳族乡17454人，铁锁乡10313人，三台乡11790人，三岔河乡13223人。
2013年，云南省政府（云政复[2013]32号）批准同意大姚县撤销龙街乡、新街乡、赵家店乡、三岔河乡、桂花乡，设立龙街镇、新街镇、赵家店镇、三岔河镇、桂花镇。调整后，全县辖8个镇、4个乡（其中1个民族乡）：金碧镇、石羊镇、六苴镇、龙街镇、新街镇、赵家店镇、三岔河镇、桂花镇、昙华乡、湾碧傣族傈僳族乡、铁锁乡、三台乡。