孟连，系由傣语“勐两”转音而来，意为“找到的一块好地方”。 秦朝属西南夷地。西汉为哀牢地；东汉、三国蜀汉属益州永昌郡；两晋南北朝属宁州永昌郡。隋属濮部。唐南诏国称茫天连，属茫部地，隶属永昌节度。宋大理国称“孟连”，属永昌府。元至元二十六年（1289）置木连路；后改属银沙罗甸宣慰司。明永乐四年（1406），正式建立土司制度，设孟琏长官司，隶云南都司，辖今孟连、澜沧、西盟等地及南卡江以西、萨尔温江以东的哈瓦地区，长官司驻今孟连。
清顺治十七年（1660），猛琏长官司改属永昌军民府，康熙四十八年（1709）改置猛连宣抚司，属迤西道永昌府；乾隆二十九年（1764）改属迤西道顺宁府，光绪二十年（1894）改属镇边直隶厅（今澜沧），隶迤南道。民国二年（1913）4月，镇边直隶厅改为镇边县。民国3年（1914）1月，因与贵州省镇边同名，乃以其地滨于澜沧江而易名为澜沧县。
1949年2月，澜沧县解放；同年4月5日，孟连县临时人民政府成立；8月后隶属思普临时人民行政委员会领导。10月，思普临时人民行委会决定撤销澜沧区专员公署。12月，撤销孟连县建制，并入澜沧县，成为澜沧县下辖的一个区，澜沧县临时人民政府在孟连设立办事处。1950年6月，成立了澜沧县人民政府，属宁洱专区。1950年9月，撤销孟连办事处，成立孟连区临时人民政府。1951年3月改称孟连中心区人民政府。1951年4月2日，政务院批准：将宁洱专区更名为普洱专区，澜沧县属之。1953年3月28日，政务院批准：普洱专区更名为思茅专区，澜沧县属之。
1953年10月，根据上级指示，为孟连实现民族区域自治作准备，成立了孟连区域自治筹备委员会。1954年4月，中共澜沧边疆工作委员会遵照云南省委和地委的指示，在孟连、勐马两个区成立民族联合政府。1954年5月31日，政务院批准：设立孟连傣族拉祜族卡佤族自治区（县级），以澜沧县的孟连区、南卡区为其行政区域，隶属思茅专区；6月16日正式成立。
1959年12月10日，云南省民政厅报告：将相当于自治县的孟连傣族拉祜族卡佤族自治区改名为孟连傣族拉祜族卡佤族自治县，仍属思茅专区。1963年9月13日，国务院批准：孟连傣族拉祜族佧佤族自治县改名为孟连傣族拉祜族佤族自治县。1970年，思茅专区改为思茅地区，孟连县属思茅地区。2003年10月30日，国务院批准（国函[2003]113号）：撤销思茅地区，设立地级思茅市，孟连县属地级思茅市。2007年，思茅市更名为普洱市，孟连县属地级普洱市。
1997年，孟连傣族拉祜族佤族自治县辖2个镇、5个乡：孟连镇、勐马镇、景信乡、南雅乡、富岩乡、腊垒乡、公信乡。县政府驻孟连镇。
2000年第五次人口普查，孟连傣族拉祜族佤族自治县常住总人口208593人，其中：孟连镇34190人，勐马镇111109人，景信乡12946人，南雅乡7990人，富岩乡12639人，公信乡13729人，腊垒乡15990人。
？年，腊垒乡撤乡设镇，更名为芒信镇。？年，孟连镇更名为娜允镇。2001年，全县辖3个镇、4个乡：娜允镇、勐马镇、芒信镇、景信乡、南雅乡、富岩乡、公信乡。
2003年末，全县总人口11.42万人，其中：农业人口9.79万人，非农业人口1.63万人。聚居着傣族、拉祜族、佤族、哈尼族、景颇族、傈僳族等21种少数民族，少数民族人口9.8万人，占总人口的85.84％。其中傣族2.56万人，拉祜族3.3万人，佤族2.8万人，分别占总人口的22.4％、28.9％、24.5%。
2006年，撤销南雅乡，其行政区域并入娜允镇，镇政府驻地不变。调整后，全县辖3个镇、3个乡：娜允镇、勐马镇、芒信镇、景信乡、富岩乡、公信乡，以及勐连农场。共有3个居委会、39个行政村。县政府驻娜允镇。
2010年第六次人口普查，孟连傣族拉祜族佤族自治县常住总人口135538人，其中：娜允镇48028人，勐马镇30486人，芒信镇16939人，景信乡12545人，公信乡15030人，富岩乡12510人。
2012年末，云南省政府（云政复[2012]82号）批复同意撤销富岩乡，设立富岩镇（2013年12月30日挂牌成立）。调整后，全县辖4个镇、2个乡：娜允镇、勐马镇、芒信镇、富岩镇、景信乡、公信乡。