春秋时期，朝阳地区是山戎、东胡的活动区域。

战国时，北部仍是山戎活动区，南部属燕国辽西郡。秦、西汉时期，东部属辽西郡，西部属右北平郡。东汉时，西部为鲜卑活动区域，东部属辽西郡。

三国时，西部属东部鲜卑，东部属昌黎郡。

西晋时，西部属属鲜卑的宇文部，东部属昌黎郡。

东晋、十六国时期，先后属前燕、前秦、后燕、北燕。前、后燕曾建都龙城（朝阳）。

南北朝时，北魏、东魏、北齐设营州，领昌黎、建德二郡。

隋置柳城郡。

唐置营州。

辽属中京大定府，置霸州。兴宗重熙十年（1041年）升兴中府，领建州、惠州、榆州、谭州、安德州和川州。

金属北京路大定府，设兴中州、利州、川州、建州。

元属大宁路。

明洪武二十五年至永乐元年（1392年～1403年）置营州后屯卫、营州右屯卫和营州中屯卫，后均入泰宁卫。

清乾隆三年（1738年）在西部设塔子沟厅。乾隆三十九年（1774年）又在东部设置三座塔厅。乾隆四十三年（1778年）撤销二厅，分别改为建昌县和朝阳县，均属承德府管辖。光绪三十年（1904年）升朝阳县为朝阳府。

民国二十年（1931年）属热河省管辖。

民国二十三年（1934年）分属热河、锦州省管辖。

民国二十九年（1940）建昌县与喀左合并，置喀喇沁左翼公署，归热河省管辖；朝阳县改为吐默特右旗，建平县并为喀喇沁右旗，北票县划为吐默特申旗，属锦州省管辖。

1945年九月境内相继解放，归热河省管辖。

1946年一度被国民党占领。

1947年秋，全境第二次解放，仍属热河省。

1956年划归辽宁省。

1958年以朝阳县城区设立朝阳市。原锦州专区所属朝阳、建平（驻建平镇）、北票、建昌、凌源等5县和喀喇沁左翼蒙古族自治县（驻大城子镇）交由朝阳市领导。

1959年建平县驻地由建平镇迁叶柏寿镇。

1964年撤销朝阳市，并入朝阳县。设立朝阳专区，专署驻朝阳县。原朝阳市所属朝阳、建平（驻叶柏寿镇）、北票、凌源、建昌5县和喀喇沁左翼蒙古族自治县（驻大城子镇）划归朝阳专区。辖5县、1自治县。

1970年朝阳专区改称朝阳地区。

1979年8月30日，国务院批准复设朝阳市（1980年6月正式成立），朝阳市由朝阳地区领导。地区驻朝阳市，辖1市、5县、1自治县。

1984年6月30日，朝阳市升为省辖市，设立双塔、龙城两个区，撤销朝阳地区，将朝阳、北票、建平、建昌、凌源5县和喀尔沁蒙古族自治县划归朝阳市管辖。

1985年1月17日，撤销北票县设立北票市（县级）。

1989年6月12日，朝阳市的建昌县划归锦西市管辖。

1991年12月21日，撤销凌源县，设立凌源市。

2006年4月11日，将北票市桃花吐镇、朝阳县孙家湾乡和柳城镇四家子村划归朝阳市双塔区管辖。将朝阳市双塔区站南街道八里堡村、朝阳县大平房镇和联合乡划归朝阳市龙城区管辖。