大理，即大治之意。一说大理系傣语，“大”意为“地”。一说大理为掸语“稳渡”之意。先秦属西南夷。西汉武帝元封二年（前109）置叶榆县，隶属益州郡。东汉时属益州永昌郡叶榆县。三国蜀汉属益州云南郡叶榆县。西晋时属宁州云南郡叶榆县。东晋属宁州河阳郡。南朝属东河阳郡。北朝周属南宁州。隋属南宁州总管府。唐初属剑南道姚州辖河东州。开元二十四年（738），南诏统一洱海地区，建立南诏国，定都太和城。大历十四年（779）建都羊苴咩城（今大理市）。后晋天福二年（937），通海节度使段思平建立大理国，建都羊苴咩城。
元宪宗七年（1257）置大理上、下二千户，属大理万户；置赵睒千户，属大理下万户。至元十一年（1274）赵睒千户改置赵州；至元二十六年（1289）大理上、下二千户合并改置太和县。太和县、赵州均属大理路军民府。明洪武十五年（1382），赵州更名赵喜州，寻复更名赵州。太和县、赵州均属大理府。清初沿明制，太和县、赵州均属大理府。
民国2年（1913）4月，太和县改为大理县，赵州改为赵县。同年迤西道改为滇西道，大理县、赵县均属滇西道。同年，宾川县海东、海南2耆划归赵县。民国三年（1914）1月，赵县因与直隶省辖县重名，更名为凤仪县。同年滇西道改为腾越道，大理县、凤仪县属腾越道。民国8年（1919），凤仪县海东、海南划回宾川县。民国18年（1929），废腾越道，大理县、凤仪县直属省。民国37年（1948），大理县、凤仪县属云南省第十一行政督察区（驻大理县）。民国38年（1949），大理县、凤仪县属云南省第八行政督察区（驻姚安县）。
1950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。下关区及大理县、风仪县由大理专区领导。1950年6月，将原属宾川令山分区的普和、洞壁、大湖西划归凤仪县。1951年3月14日，政务院批准：撤销下关区，设立下关市，属大理专区。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）。1955年9月，原属宾川的上河、向阳、文武、南村4乡，面积5.16平方千米，划归凤仪县。
1956年11月16日国务院全体会议第40次会议决定：撤销大理专区，设置大理白族自治州，下关市、大理、凤仪县属大理州。1959年8月，原属宾川大营公社的挖色、大城、小城、海印4个管理区（一说为挖色、大城、小城、海印、康廊），面积7.67平方千米，划归大理县。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，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，大理市属大理州。
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，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；下关市、大理县属大理州。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，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。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，大理市属大理州。
1996年，大理市面积1457平方千米，人口约46万人。辖2个街道、2个镇、7个乡、1个民族乡：下关街道、大理街道、喜洲镇、凤仪镇、湾桥乡、银桥乡、城邑乡、七里桥乡、市郊乡、海东乡、挖色乡、太邑彝族乡。市政府驻下关街道。
1998年6月28日，云政复[1998]47号批复同意：撤销大理街道、城邑乡，合并设立大理镇；撤销下关街道、市郊乡，合并设立下关镇。至此，大理市辖4个镇、5个乡、1个民族乡。
2000年第五次人口普查，大理市常住总人口521169人，其中：下关镇174801人，大理镇56259人，凤仪镇75763人，喜洲镇55959人，海东乡21266人，挖色乡18218人，湾桥乡22122人，银桥乡26309人，七里桥乡33842人，太邑彝族乡8315人，大理经济开发区28315人。
？年，挖色乡、湾桥乡、银桥乡、七里桥乡撤乡设镇。2001年10月，海东乡撤乡设镇。至此，全市辖9个镇、1个民族乡：下关镇、大理镇、喜洲镇、凤仪镇、湾桥镇、银桥镇、七里桥镇、海东镇、挖色镇、太邑彝族乡。
2003年12月，原洱源县江尾镇和双廊镇划归大理市管辖，江尾镇更名为上关镇（省政府2003年12月22日批准）。2004年1月，将洱源县的江尾镇、双廊镇划归大理市管辖，江尾镇更名为上关镇。2005年，撤销七里桥镇，将原七里桥镇洱滨、太和、刘官厂、大庄4个村委会划归下关镇管辖，将上末、阳和、下兑3个村委会划归大理镇管辖（省政府2005年10月24日批准）。
2006年末，大理市总面积1815平方千米，总人口58.98万人。设10镇1乡，即凤仪镇、海东镇、挖色镇、双廊镇、上关镇、喜洲镇、湾桥镇、银桥镇、大理镇、下关镇和太邑彝族乡。另设一个省级经济开发区和一个省级旅游度假区。
2010年第六次人口普查，大理市常住总人口652045人，其中：下关镇235305人，大理镇82566人，凤仪镇61890人，喜洲镇54939人，海东镇21274人，挖色镇16873人，湾桥镇20784人，银桥镇28002人，双廊镇16472人，上关镇38922人，太邑彝族乡7581人；（大理经济开发区）天井办事处45432人，满江办事处22005人。
2010年末，全市总人口607478人，其中白族人口412103人，白族占总人口的67.84％。辖10镇1乡、1个省级经济开发区（省级高新技术开发区）、1个省级旅游度假区，共有111个行政村、31个社区。