夏朝，属斟灌国。商朝，寿光地是逄伯陵的封域。西周，属纪国。春秋战国时期，属齐国。秦朝，废封建，置郡县，寿光地为剧县、益县，属齐郡。西汉，公元前148年，置寿光县，属青州刺史部北海郡管辖，自此史书始见寿光县之名。
西汉初置寿光时，县治在今县城东北洛城镇牟城村。东汉时，寿光县属青州乐安国。三国魏时，寿光县隶属青州乐安郡。 西晋，寿光县隶属青州乐安国。南北朝时，无寿光县名，在今县境内有隶属青州北海郡的剧县、隶属青州齐郡的益都县、隶属青州乐安郡的博昌县以及南朝宋侨立的隶属冀州河间郡的南皮县、乐城县。隋代，公元586年，在南朝宋博昌故城复置寿光县，隶属青州北海郡。公元596年，于寿光县南置闾邱县。到大业初年，撤闾邱县，并入寿光。此后，寿光县境域基本趋向固定。唐、宋、元、明、清各代，寿光县治均在今县城。唐代隶属河南道青州北海郡，宋代隶属京东路青州北海郡，金时属山东东路益都府，元代隶属山东东西道宣慰司益都路，明代隶属山东布政司青州府，清代隶属山东青州府。
中华民国前期，寿光县先属山东省胶东道。
民国14年改属山东省淄青道，民国17年后，直属山东省政府。抗日战争时期，寿光县有两个县级政权。一个是我党领导下的抗日民主政权，隶属山东省清河区清东专员公署，县府在今台头镇一带。一个是国民党张景月部的县政府，隶属国民党山东省第十四行政督察专员公署，县府在北洛镇尚家庄。另外，日本侵略军也扶植汪伪建立傀儡县政权，驻寿光县城，隶属日伪山东省公署青州道尹 公署。在此期间，今寿光境还划出益、寿、临、广四边县地、寿潍县地和昌潍县地。解放战争时期及建国初期，今寿光县境分为寿光县、寿南县，还有益寿县的一部分。
1953年8月，寿南县并于寿光县。县级机关移至今县城，隶属山东省昌潍专区，1967年昌潍专区改为昌潍地区，1981年7月改称潍坊地区，1983年10月改称潍坊市，寿光县均隶属之。
1993年寿光县撤县设市。