汉源县古名笮都，属蜀国。
周慎靓王五年（316），秦灭蜀国置蜀郡，属蜀郡。
西汉元鼎六年（111），汉武帝平定西南夷，析置沈黎郡，郡治笮都。
天汉四年（97），又撤沈黎入蜀郡，遂改笮都为牦牛县。
东汉灵帝时（168），置汉嘉郡，牦牛县隶于汉嘉郡。
晋惠帝光熙元年至穆帝永和二年（306至347），李雄在成都建立“成汉”政权，废牦牛县，分置沈黎郡和汉源郡，南北朝时期（420至580）南朝齐、梁时，邑境荒没，户口锐减，更名为沈黎獠郡。
北朝西魏、北周，废郡置黎州，复置牦牛县（今九襄镇）。
隋文帝于开皇九年（公元589年）统一全国后，将黎州改为登州。
炀帝大业元年（公元605年），罢州置郡，改牦牛县为汉源县，隶临邛郡。
唐代（公元618年至907年），推行“罢郡置州以领县”，曾先后分设汉源县（今清溪镇）、飞越县（今宜东镇）、城阳县（今唐家乡）、阳山县（今富林镇）。
玄宗开元时，阳山改为通望县。
肃宗乾元时，诸县一并划属剑南道。
五代十国时（907至965）将汉源、通望二县隶永平军节度使。
宋太祖乾德三年（965），将通望等县合并为汉源县，属成都路。
元、明两代（1279至1644）废县，先置黎州长官司，隶四川行中书省。
后分置黎州守御千户所及大渡河守御千户所，至明神宗万历二十一年（1593），将东南部彝族聚居区授予松坪土司，一并隶属四川布政使司。
康熙二十年（1681），合并两千户所称黎大所，后于雍正七年（1729），将黎大所连同松坪土司治地一并设为清溪县，属雅州府。
1914年，以清溪县与贵州省的清溪县重名（音混），因此重新启用汉源县名，属川边道，后改属四川省第十七行政督察区。
1939年西康建省，始划归西康省第二行政督察区。
1949年12月，西康省宣布起义后汉源被国民党残部窜据，至1950年3月汉源得解放。
解放后，县政府驻地由清溪迁九襄。
1952年完成“土改”后，又由九襄迁富林。
1955年四川、西康合省后，汉源县属四川省雅安专区（今雅安市）。
2006年4月，由于国家重点工程瀑布沟水电站建设，报请国务院批准县人民政府驻地由富林镇迁至市荣乡。
汉源县的行政区域在解放后经过几次调整，即1950年7月将凰仪堡划出，归荥经县；1951年6月将越西县大树堡划入；同年，将美罗、大冲两乡划出，归石棉县；1956年1月将双河乡富强村的文岗坪划出，归石棉县；1956年7月将峨边县永利乡划入；1980年3月将片马乡的利脚生产队划出，归甘洛县。
至此，汉源县的行政区域趋于稳定。
乡级以上行政区划变化情况：1951年土地改革时期设6个区（称一区、二区、三区、四区、五区、六区），34个乡（含大树堡、代家田、下溪地、河南站4个农会）；1953年民主建政后设7个区，5个镇，45个乡；1956年合作化时期设5个区，并将以数字顺序排列的区名改为以中心场镇命名，称九襄区、宜东区、富林区、大树区、皇木区，设2个镇，31个乡；1958年建立政社合一的人民公社，乡改称为公社，下设管理区，称大队，原农业生产合作社改为生产队；1962年增设清溪区。
1981年9月全县设6个区，3个镇，42个公社。
1984年1月，改公社为乡。
1985年6月，九襄乡并入九襄镇。
1992年9月，四川省人民府以川府民政[1992]89号批复：撤销了6个?9号批复：撤销了6个区公所、9个乡，新建5个镇、扩大3个镇，保留32个乡。
调整后的行政区划为8个镇、32个乡，共计40个乡镇。
2000年10月，经省人民政府批准（川民政〔2000〕11号）小堡乡更名为小堡藏族彝族乡。
2010年1月汉源县城迁萝卜岗。
2024年11月，四川省人民政府（川府民政〔2012〕11号）批复：汉源县乡镇行政区划建制由原来的8个镇、32个乡调整为10个镇、20个乡（其中5个少数民族乡），村民小组1619个。
2024年12月经四川省人民政府（川府民政〔2019〕14号）批复：汉源县乡镇行政区划建制由10个镇、20个乡（其中5个少数民族乡）调整为12个镇、9个乡（包括5个少数民族乡）。