微山置县于秦代，县治设于夏镇，始称广戚县；西汉武帝元朔元年（公元前128年），封刘将为广戚侯，国都在今山东微山县夏镇街道，侯国封土为微山县南部和滕县南部的一部分区域，属豫州管辖。刘将去世，子刘始嗣，元鼎五年（公元前112年）坐酎金免。
至南北朝时并入留县，高祖六年（公元前201年），刘邦封张良为留侯。文帝前元五年（公元前175年），国除为县，故治在今江苏沛县东南的微山湖湖区内，微山岛西南，属楚国，东汉三国晋南北朝属彭城郡。
新中国：
1949年，为了统一管理微山湖设立湖区办事处，隶属滕县专区（今滕州市，驻夏镇）。
1953年8月22日，政务院批准原属滕县的微山湖水域从滕县专区划出设立微山县，驻夏镇。10月6日，山东省人民政府公布实施，全县设9区1镇71乡，隶属济宁专区。
1984年8月，为了加强微山湖的统一治理，合理开发利用湖区资源，将江苏省沛县的杨堂、孙庄、东明、西平、六营、曹庄、王庄、大挖工庄、赵楼、赵庙、张庄、侣楼、庞孟庆、中挖工庄共14个自然村划入微山县（同时设立西平乡、赵庙乡）。
1996年，微山县面积1677.3平方千米，人口65.7万人。辖5个镇、13个乡：夏镇、欢城镇、韩庄镇、鲁桥镇、南阳镇、侯楼乡、马坡乡、两城乡、留庄乡、张楼乡、西平乡、傅村乡、赵庙乡、昭阳乡、彭口闸乡、高楼乡、塘湖乡、微山岛乡。县政府驻夏镇。
1999年8月26日，撤销傅村乡，设立傅村镇。
1999年12月6日，撤销留庄乡，设立留庄镇。至此，微山县辖7个镇、11个乡。
2000年12月1日，山东省政府批准：撤销塘湖乡，将其行政区域并入韩庄镇；撤销彭口闸乡、昭阳乡，将其行政区域并入夏镇；撤销侯楼乡，将其行政区域并入鲁桥镇。至此，微山县辖7个镇、7个乡：韩庄镇、夏镇、傅村镇、欢城镇、留庄镇、鲁桥镇、南阳镇、微山岛乡、两城乡、马坡乡、张楼乡、西平乡、赵庙乡、高楼乡。
2004年1月2日，经山东省政府同意，微山县撤销夏镇，以原夏镇的行政区域设立夏镇街道办事处和昭阳街道办事处。微山县辖2个街道、6个镇、7个乡：夏镇街道、昭阳街道、韩庄镇、欢城镇、鲁桥镇、南阳镇、傅村镇、留庄镇、微山岛乡、高楼乡、赵庙乡、两城乡、马坡乡、西平乡、张楼乡。共4个居委会、523个村委会，553个自然村。总面积1779.8平方千米，总人口695131人。
2007年底，微山县总面积1779.8平方千米。总人口70.64万人，人口城镇化率38%。有少数民族30个，3200人。辖2个街道、6个镇、7个乡、1个经济开发区：夏镇街道、昭阳街道、韩庄镇、欢城镇、南阳镇、鲁桥镇、傅村镇、留庄镇、微山岛乡、两城乡、马坡乡、高楼乡、张楼乡、赵庙乡、西平乡，县经济开发区，共有542个行政村（居委会）。
2010年，撤销两城乡、马坡乡，设立两城镇、马坡镇。调整后，微山县辖2个街道、8个镇、5个乡、1个经济开发区：夏镇街道、昭阳街道、韩庄镇、欢城镇、南阳镇、鲁桥镇、傅村镇、留庄镇、两城镇、马坡镇、微山岛乡、高楼乡、张楼乡、赵庙乡、西平乡、县经济开发区。县委、县政府驻夏镇街道。