沔阳居古“云梦泽”中。据沙湖、越舟湖出土文物证明，5000年前的新石器时代，就有先民们在这块土地上开拓生息。夏、商、周为荆州域。西周建立后，周成王封鬻熊之后于荆山子男之田称荆楚，春秋时为郧国、州国地，东周桓王十一年(公元前701年），郧、州、隋、绞、廖等国伐楚，为楚国所灭，遂属楚地，地近楚郢都；周昭王伐楚，卒于江上而不返；楚平王游云梦，驻跸排湖，屈原遇渔父，歌沧浪之水；排湖南岸有楚王游猎栖息的五乐台，在那里，先后出土了战国时期的青铜矛、铭文戈、箭镞等。
秦灭六国后行郡县制，分天下为三十六郡，本地属南郡； 汉承秦制，汉高祖六年（公元前201年），分南郡东境为竟陵、云杜两县。沔阳西北为江夏郡云杜县地、东南为南郡州陵县地； 汉高祖诈游云梦擒韩信；汉武帝时在郡之上复设州，分天下为十三州，仍隶属荆州南郡；
东汉建武二十三年（公元47年），南郡屠山土著人雷迁起义，声势浩大，光武帝遣刘尚率兵镇压，迫千余口土著人迁徙于江夏边（即今仙桃境内），时号“沔中蛮”。随着古云梦泽的消失，这里逐渐形成陆地，这群被迁徙的“沔中蛮”在此定居下来，开荒种地，过着平静的生活。因此，唐代以前，沔阳人常被称为“沔中蛮”。汉代又是沔阳历史上兴起的时代，从排湖西北一带出土的一百多件汉代文物，如神兽铭文镜、双耳鸟纹壶、网纹罐、绿釉大瓮及各种类型的陶器等，充分证明了这一点。
三国时魏蜀吴共争荆州，赤壁之战即发生于原沔阳县（今洪湖市）附近，后荆州大部为吴所有，南郡亦属之。
晋灭吴后不久进入“五胡十六国”时代，北方战事频仍，荆州成为南朝北方军事重镇；南朝地少民多，遂将地划分为较小的郡县便于管理，南朝梁武帝天监二年（公元503年），始于本地置郡设县，因地处沔水以北而称沔阳郡——是为建制之始。分竟陵郡置沔阳郡，领云杜县，县治今剅河附近；置州城郡，领州陵县，县治今新滩口；置营阳郡，领惠怀县，县治今张沟附近。西魏大统十七年（公元550年），废州陵、惠怀二县，并云杜、沔阳二县置建兴县。 北周置复州，州治建兴县（今沔城东30里）。旋为沔阳郡，郡治沔阳城。
隋代的历史虽不长，但在沔阳这块土地上留下了丰富的文物，最引人注目的有龙柄凤首壶、竹节砚、莲花纹粉盒、带盘三足炉、花纹小罐、盘口高颈壶及“开皇八年”纪年砖等。
隋开皇三年（公元583年），改沔阳郡为复州。隋大业三年（公元607年）改复州为沔州，改建兴县为沔阳县，改沔州为沔阳郡，郡县治所均设今沔城。唐武德五年（622年），改沔阳郡为复州，州治迁竟陵县，沔阳县属复州。贞观七年（633年），州治迁回沔阳。天宝元年（742年），改复州为竟陵郡。乾元元年（758年），废竟陵郡，重置复州，州治沔阳。宝应二年（763年），州治又移治竟陵，沔阳为属县。五代后梁开平四年（910年），分沔阳南境设白沙徵科院。属江陵府。
后晋天福五年（940年），升复州为直隶防御州，领景陵(今天门）、沔阳二县。 宋乾德三年（965年），改白沙徽科院为玉沙县，属江陵府。至道三年（997年），玉沙县改属复州。宝元二年（1039年），降沔阳县为镇，属玉沙县。熙宁六年（1073年），废复州，降玉沙县为镇，属江陵府监利县。元右元年（1086年），置复州和玉沙县，沔阳镇仍属玉沙县。南宋端平三年（1236年），复州为复州路，以玉沙为附郭县。
元世祖至元十五年（1278年），改复州路为沔阳府，属河南行省荆湖北路宣慰司，辖景陵、玉沙二县，府治和玉沙县治沔阳城。
明洪武元年（1368年），沔阳府改属湖广行省。九年（1376年），降沔阳府为州，州治沔阳城。并玉沙县地入州，直属湖广政司，领景陵县。嘉靖十年（1531年），沔阳州改属承天府。天启元年（1621年），沔阳州降为散州，无领县。
清顺治三年（1646年），沔阳州改属安陆府，乾隆二十八年（1763年）改属汉阳府，分州南境置文泉县，县治新堤镇，北境沔阳州，州治沔阳城。三十年(1765年)，废文泉县，并入沔阳州。
民国元年（1912年），改沔阳州为沔阳县，县治沔城，属湖北省江汉道，直属湖北省。
民国十六年(1927年)撤销道制，直属湖北省。民国二十一年(1932年)属湖北省第六督察区。民国三十八年(1949年)6月，于彭场镇建立沔阳县人民民主政府。8月，县治迁沔城。
1949年10月1日，中华人民共和国成立，改沔阳县人民民主政府为沔阳县人民政府。中华人民共和国成立之初设沔阳专署，1951年分沔阳县南部置洪湖县，后改洪湖市。1986年5月27日，撤沔阳县设仙桃市，得名于政府驻地仙桃镇。目前是湖北省直管市。（1994年10月）
