自唐代至1937年间，境内无郡县治，其境域分别划入周边各县。
1937年抗日战争爆发，境域大部分隶属中国共产党苏、鲁、豫、皖特委领导，北部属邹西县，中部属滕西县，南部属沛滕边县。
政区设置与日伪、国民党政区同时并存，辖区多重叠或犬牙交错。
1939年之后，微山湖区成为铁道游击队等抗日武装的根据地。
1943年7月，滕西县改称湖东县（驻今微山县鲁桥镇，1944年8月改称凫山县）；新建临城县（驻今微山县夏镇，1952年改称薛城县）。
1953年，微山县建县前，境域分属山东省的济宁县、鱼台县、嘉祥县、凫山县、滕县、薛城县、峄县和江苏省的沛县所辖。
1953年8月，为了统一管理微山湖，中央人民政府政务院批复：“以微山等4湖湖区为基础，将湖内纯渔村及沿湖半渔村划设为微山县”。
将山东省鱼台县的81个村，嘉祥县的44个村，凫山县的47个村，薛城县的93个村，峄县的22个村；江苏省沛县的16个村和4个水上渔民乡划归微山县。
微山县共设9个区、1个镇（鲁桥镇），属济宁专署（后改为济宁地区，1983年9月改称济宁市）。
1956年3月，撤销凫山县、薛城县，将凫山县的10个村，薛城县的174个村划归微山县。
1956年7月，微山县境内韩庄区的马山、厉湾、石楼等25个村划归江苏省铜山县。
1956年9月，微山县将欢城区的77个村划归滕县。
同时，峄县的前性义、后性义、大公、前寨等6个村划归微山县。
1957年3月，滕县的峦谷堆、前留庄、后留庄等3个村，划归微山县。
1958年12月，济宁县的马坡公社58个村划归微山县。
滕县的灯塔公社（原欢城区的77个村）重新划归微山县（并入宏光公社，后改称欢城公社）。
1960年7月，枣庄市峄县的多义、朱庙、大房头等34个村划归微山县。
1984年8月，江苏省沛县的西平、赵庙等14个村划归微山县。
2024年年底，微山县辖3个街道、11个镇、1个乡。
（夏镇街道、昭阳街道、傅村街道、韩庄镇、欢城镇、南阳镇、留庄镇、马坡镇、张楼镇、西平镇、赵庙镇、微山岛镇、鲁桥镇、韩庄镇、高楼乡）名称沿用至今。