西汉属哀牢部。东汉属鸠僚部。三国蜀汉属永昌郡。东晋属宁州郡。隋属仆部地。西晋到唐后期（476～902）为部落联盟，傣称“泐西双邦”（即傣泐十二部落），号称勐泐国，都于景德。唐设茫乃道，属南诏开南节度。宋绍兴三十年（1160）傣族首领帕雅真统一各部，建景陇王国，属大理国。元代设彻里路军民总管府，属云南行中书省。
明为车里军民宣慰使司，属云南布政使司。清为车里宣慰使司，属云南行省元江直隶州，后属普洱府。1913年设普思沿边行政总局，辖七个区分局和一行政区，先后属滇南道和酱洱道。1927年始设车里、佛海、五福（南峤）、象明、普文、芦山（六顺）、镇越等七县和临江行政区，属普洱道，1948年属第七区行政督察专员公署（驻普洱）。1950年全境解放，建立人民政权，属宁洱专区。1953年1月23日建立西双版纳傣族自治区，自治区政府驻车里县景洪。原属思茅专区的车里（驻景洪）、镇越（驻易武）、佛海（驻勐海）、南峤（驻勐遮）4县，宁江县的勐阿、勐旺2县，思茅县的普文区，江城县的整董乡等划入西双版纳傣族自治区。1954年西双版纳傣族自治区政府驻地车里县景洪改为允景洪。撤销车里、镇越、佛海、南峤4县，改设版纳景洪、版纳勐海、版纳勐旺、版纳易武、版纳勐捧、版纳勐混、版纳勐遮、版纳勐养、版纳勐腊、版纳勐龙、版纳勐阿、版纳曼敦等12版纳及格朗和哈尼族自治区、易武瑶族自治区与布朗山区。1957年设立西双版纳傣族自治州，自治州人民委员会驻允景洪。辖版纳景洪（驻允景洪，由原版纳景洪、版纳勐龙、版纳勐养和版纳勐旺的勐醒、勐旺、整董改设）、版纳易武（驻易武，由原版纳易武、易武瑶族自治区和版纳易武的倚邦改设）、版纳勐腊（驻勐腊，由原版纳勐腊、版纳勐捧改设）、版纳勐海（驻勐海，由原版纳勐海、版纳勐混、版纳勐阿、格朗和哈尼族自治区及布朗山区改设）、版纳勐遮（驻勐遮，由原版纳勐遮、版纳曼敦改设）等5版纳。1958年版纳景洪、版纳易武、版纳勐腊、版纳勐海、版纳勐遮分别改为景洪县、易武县、勐腊县、勐海县、勐遮县。1959年撤销易武县，并入勐腊县；撤销勐遮县，并入勐海县。西双版纳傣族自治州辖3县。1993年12月撤销景洪县，设立景洪市。西双版纳傣族自治州辖1市、2县。1997年，西双版纳面积19700平方千米，人口81.8万，傣族占总人口的35%。辖景洪市及勐海、勐腊2县。州府驻景洪市。2004年，根据州人民政府《西双版纳州关于调整西双版纳部分乡镇行政区划的通知》：景洪市撤销小街乡、景洪镇，原小街乡管辖的行政区域划归勐龙镇管辖，原景洪镇的纳板、曼点、曼沙、曼迈、曼戈播5个村委会划归嘎洒镇管辖，将曼外、曼戈龙2个村委会划归允景洪街道办事处管辖；勐海县撤销西定哈尼族乡和巴达哈尼族布朗族乡，合并设立西定哈尼族布朗族乡。新设立的西定哈尼族布朗族乡管辖原来西定哈尼族乡和巴达哈尼布朗族乡的行政区域，隶属关系不变，乡政府驻原西定哈尼族乡政府驻地；勐腊县撤销曼腊彝族瑶族乡、勐润哈尼族乡，原曼腊彝族瑶族乡管辖的行政区域划归易武乡管辖，原勐润哈尼族乡管辖的行政区域划归勐捧镇管辖。
