因澜沧江纵于东，小黑江横亘于南，在东南角上汇流，故名双江。西汉为古哀牢国地。东汉至三国蜀汉为益州永昌郡闽濮部地。西晋至南朝梁为宁州永昌郡闽濮部地。北朝周至隋属濮部。唐南诏国为永昌节度蒲蛮部地。宋大理国为永昌府蒲蛮地。元属谋粘路蒲蛮部和倮黑部地。明洪武十八年（1385），建立勐允养（自鹭城）。永乐十四年（1416），建立勐景庄（三脚砖城）。成化八年（1472），勐允养和勐景庄归耿马管辖，建立勐勐土官，耿马和勐谷以“南可河（澜沧江）大蚌渡立石碑为界”，自是属耿马土司辖地。万历二十七年（1599）“勐勐土官奉正授巡检”，同年则因“罕竞从官军征剿有功授巡在职”。迄此勐勐为正式土官（土司）巡检地，属云南布政司勐缅司。
清朝时期，康熙五十四年（1715），勐勐“紫芝投诚贡象，仍授在职，颁给铃记，其地处极边界连外域”。乾隆二十九年（1764）3月，军机大臣等议复“隶永昌之勐连，猛猛二土司，亦踞顺宁为近，改隶顺宁”。咸丰元年（1851），“恩诏襞复地，东至澜沧江九十里，南至腊撒江（小黑江）九十五里，西至课散（勐省）一百里，北至南班干（天生桥）一百里”。境内土司推行划六法圈（又作叭景，相当于乡一级），法圈勐库、法圈海、法圈蚌、法圈福、法圈等、法圈腊。法圈下辖十九圈（相当于村一级），圈福、圈等、圈腊、圈孝、圈勐峨、圈控、圈茂、圈蚌、圈允、圈海、圈协、圈岛、圈岗、圈哈、圈公弄、圈困角、圈南区、圈邦驮那来、圈勐库。光绪十四年（1888）3月，迤南道置镇边直隶厅，划上改心（倮黑山）归属，于忙糯设上改心巡检，下设东、南、西、北四门屯。光绪二十九年（1903），拨勐勐土司六圈地归缅宁厅，改困角、勐库、公弄、帮协、四排山、大勐峨为六屯，设四排山巡检招那赛营盘。光绪三十六年（1904）8月，勐勐土官地坝内九圈改为上坝、中坝、下坝三屯，属缅宁厅四排山巡查。
民国2年（1913）4月，缅宁厅改县，四排山分设县佐公署于那赛营盘，其四排山六屯和勐勐三屯改为十三团保镇。同年，镇边直隶厅改澜沧县，上改心设县佐公署，改四屯为四团保镇。民国18年（1929）9月13日，云南省政府第110次会议批准：析澜沧、缅宁两县上改心、四排山（含勐勐）置双江县。民国19年（1930）1月6日，双江县正式成立，县署设于勐勐，划分五区，勐勐为中区，邦协以南为西区，勐库以北为北区，东北二门为东区。民国20年（1931）改中东南西北区为一、二、三、四、五区，下辖40个乡镇（3镇为勐勐镇、勐库镇、那赛镇；37个乡）。县署冬春驻勐勐，夏秋驻那赛营盘。民国39年（1940），双江县属云南省第一行政督察区（驻宁洱县），双江县改区设乡镇保甲；全县设云山、得胜、复兴，文祥四个乡；勐库、永定二个镇；乡镇下设六十保，五百四十九甲。民国31年（1942），双江县属云南省第五行政督察区（驻顺宁县，1944年移驻蒙化县）。民国37年（1948），属第九行政督察区（驻缅宁县）。
1950年11月23日，双江县解放；12月3日，双江县人民政府成立，隶属保山专区。1951年，县人民政府驻营盘，设太平，勐库两个区（亦称一、二区），下辖39个乡。1952年11月25日，内务部【内民字第634号】批复：设立缅宁专区，原保山专区的双江县划归缅宁专区；县政府迁至勐勐。1953年，增设勐勐为三区，增设1个乡，共40个乡。1954年6月30日，政务院批准：缅宁专区更名为临沧专区，双江县隶属临沧专区。1958年12月29日，双江县与临沧县合并为临双县，1959年12月，恢复双江县建制，设太平、勐库、勐勐三联社，40个公社，235个生产队。
1961年，划改四个区，一区太平，二区勐库，三区勐勐，四区南榔，下辖50个乡。1966年，增设区级单位忙糯片。全县共51个乡。1969年，一区改称永革公社，二区改称红卫公社，三区改称卫东公社，四区改称永忠公社，忙糯片改称永红公社。一九七二年，增设沙河公社，贺六公社。将红卫公社改称勐库公社，卫东公社改称勐勐公社，永红公社改称忙糯公社，永忠公社改称南榔公社。全县共有77个大队。1970年，临沧专区改为临沧地区，双江县隶属临沧地区。
1985年6月11日国务院【国函字88号】批复：撤销双江县，设立双江拉祜族佤族布依族傣族自治县。以原双江县的行政区域为双江拉祜族佤族布依族傣族自治县的行政区域。12月30日，双江拉祜族佤族布朗族傣族自治县人民政府成立，辖7区1镇；71乡，1个乡级镇；国营双江农场，国营勐库华侨农场。自治县人民政府驻勐勐。2003年12月，临沧撤地设市，双江拉祜族佤族布朗族傣族自治县属地级临沧市。
1984年，设区建乡，以城关大队为基础成立区级城关镇，人民公社改称区，设区公所；全县辖城关镇，勐勐、勐库、贺六、沙河、忙糯、大文、邦丙7区1镇。生产大队改乡，共有71个乡，1个乡级镇，成立乡人民政府。1988年2月，撤区建乡，城关镇与勐勐区合并设勐勐镇。全县划为2个镇、5个乡：勐勐镇、勐库镇、邦丙乡、贺六乡、沙河乡、忙糯乡、大文乡。共有74个村公所（办事处）。县政府驻勐勐镇。2000年8月，村级体制改革，村公所、办事处改称村民委员会。
2000年第五次人口普查，双江拉祜族佤族布朗族傣族自治县常住总人口165982人，其中：勐勐镇31502人，勐库镇33485人，沙河乡31217人，大文乡19410人，忙糯乡20347人，贺六乡13208人，邦丙乡16813人。
2002年12月，勐勐镇设立公很社区、新村社区，沙河乡设立尹甸社区。全县辖5乡2镇，72个行政村、3个社区。2005年，撤销贺六乡，其行政区域并入勐勐镇管辖，镇政府驻原勐勐镇政府驻地（省政府2005年10月12日批准）。
2006年，双江拉祜族佤族布朗族傣族自治县总面积2292平方千米。总人口17.65万人。辖2个镇、4个乡：勐勐镇、勐库镇、沙河乡、大文乡、忙糯乡、邦丙乡；双江农场、勐库华侨农场。共有3个社区、72个行政村。县政府驻勐勐镇。
2010年第六次人口普查，双江拉祜族佤族布朗族傣族自治县常住总人口176549人，其中：勐勐镇47966人，勐库镇35146人，沙河乡31217人，大文乡20908人，忙糯乡22545人，邦丙乡18767人。