设县前，今云梦县境夏、商属荆州；西周至春秋前期属郧国；战国时属楚国安陆县；秦代至西汉初，属南郡安陆县；汉武帝元狞二年（前121）析南郡、衡山郡置江夏郡，属江夏郡安陆县，直至南朝刘宋初年（420）；南朝刘宋孝武帝孝建元年（454）分江夏郡立安陆郡，属安陆郡安陆县。
从秦设郡、县以后，今云梦县境上属两汉、两晋的江夏郡治一直云梦古城；自战国中后期至南朝刘宋孝武帝孝建元年，古安陆县治所也一直在云梦古城。
北朝西魏大统十六年（550），从古安陆县析出南部设置云梦县。
北朝北周时期，隶属郧州总管府安州安陆郡。
隋朝大业初（605）废郡，云梦县隶属安州总管府安州。
唐代，云梦属淮南道安州。
其间于武德四年（621）省云梦入应城，不久恢复旧置；贞观八年（634）省应城入云梦；宪宗元和三年（808）省应城、孝昌入云梦，至大和二年（828）应城归复县制，咸通（860-874）年间孝昌亦复归旧置。
宋太祖建隆初年至赵昺祥兴二年（960-1279），云梦先后隶属荆湖路安州、荆西路安州、荆湖北路德安府。
期间于北宋熙宁二年（1069），省云梦为镇并入安陆县，元佑元年（1086）复立云梦县。
宋宣和元年（1119）升安州为德安府，云梦县隶属德安府。
元朝年间，县属荆湖北路河南江北行中书省德安府。
明初湖北州县编定里甲，云梦始此明晰县界，定编3乡5.5里。
东南曰石羊乡、西曰於菟乡、北曰感化乡，隶属湖广布政司武昌府德安州，后改属德安府。
洪武十年（1377）析应城入云梦三年。
明崇祯十六年（1643）李自成起义军在湖北建立政权，改云梦县为固州。
清顺治二年（1645），清军占领后复立云梦县，县辖3乡6里72会，3乡为北部於菟乡、中部石羊乡、南部感化乡。
中华民国建立后，废府设道，云梦县于1913年-1926年属湖北省江汉鄂东道。
1926年废道，直隶于省。
1932年湖北省设11个行政督察区，云梦县属第五区（区署驻随县），1936年起改称第三区。
1940年2月属豫鄂边区公署，1941年6月属湖北省鄂中专署，1946年6月属鄂中专署云孝县，1948年4月建立的云孝人民民主县政府，隶属中原解放区江汉区鄂中专署。
1949年8月起属孝感专区。
1960年1月4日国务院批准，撤销孝感专区，云梦县隶属武汉市。
1960年11月17日国务院批准，撤销云梦县，其行政区域并入安陆县。
1961年4月24日，恢复孝感专区。
1961年12月15日国务院批准，恢复云梦县，以原云梦县并入安陆县的行政区域为其行政区域，隶属孝感专区。
1970年改属孝感地区。
1993年4月10日，《国务院关于湖北省撤销孝感地区设立孝感市（地级）的批复》国函〔1993〕46号，撤销孝感地区和孝感市（县级），设立孝感市（地级），云梦县划归孝感市，隶属孝感市至今。