盘山战国时属燕地。
秦属辽东郡。
西汉属辽东郡的无虑县。
东汉属辽东属国。
魏晋属昌黎郡。
东晋十六国时的前燕、前秦、后燕均属平州辽东郡。从北燕时起，历经北魏、东魏、北齐，为高句丽和契丹所割据。
隋属燕郡。
唐属营州。
辽属东京辽阳府。
金属东京路广宁府。
元属辽阳行省广宁府路。
明属广宁卫。
清初属广宁县。盘蛇驿成为牧放官马之区，清同治二年（公元1862年）在这里设总管。清光绪三十二年（公元1906年）设盘蛇驿抚民通判，次年置盘山厅，并将厅治迁至双台子。
民国三年（1913年）设盘山县。
民国三十七年（1948年）盘山县民主政府成立，先后隶属辽宁省第五专区、第二专区管辖。同年8月，盘山县划归辽宁省直接领导。
1949年4月盘山县隶属辽西省。
1950年盘山农场改为辽西省盘山第一稻田农场。
1953年2月，盘山第一稻田农场改为盘山机械农场。
1956年2月，盘山县划归辽阳专署领导。
1966年1月，盘山县与盘锦农垦局合并为盘锦垦区，试行政场合一制，直属辽宁省。
1968年10月，东郭、羊圈子苇场划归盘锦垦区。
1968年12月，将台安县划归盘锦垦区。
1970年1月，在盘锦垦区内分设盘山区和大洼区（县级）。同年7月15日，将盘锦垦区改为盘锦地区，辖盘山区和大洼区，直属辽宁省。
1975年11月，盘锦地区与营口市合并。原地区所辖盘山区、大洼区改为盘山县、大洼县，均属营口市辖。同时将台安县划归鞍山市。
1984年6月5日，经国务院批准，撤销盘山县，设立盘锦市（地级），直属辽宁省。盘山县城所在地划给双台子区，盘山从此“有县无城”。
1986年11月，撤销盘锦市郊区，恢复盘山县，以原盘锦市郊区的行政区域为盘山县的行政区域。
1986年末，以原盘山县盘山镇部分行政区域设立兴隆台区新工街道。
1987年7月6日，以盘山县高升镇部分行政区域设立兴隆台区高升街道。
1987年10月8日，以盘山县太平农场部分行政区域设立兴隆台区曙光街道。
1988年1月21日，以盘山县太平农场部分行政区域设立友谊街道。
1988年3月，以盘山县东郭苇场部分行政区域（以欢喜岭采油厂居民区为基础）设立兴隆台区欢喜街道（同月分设平安街道）。
1989年9月28日，以盘山县新生农场设立兴隆台区新生街道。
2006年10月10日，国务院批复，盘山县驻地由盘锦市双台子区迁至太平镇。
2010年，撤销陈家乡、甜水乡，设立陈家镇、甜水镇；将盘山县的陆家乡、良种场和陈家乡的前腰村、后腰村、统一村、东地村划归盘锦市双台子区管理；辽滨开发区更名为辽滨沿海经济区。