4500万年前的上黄水母山中华曙猿的发现为包括人类在内的高级灵长类动物的发展找到了源头，其意义可与周口店北京人的发现媲美。进入人类时代后，代表旧石器时代打制石器在溧阳沙河、竹箦、上黄等多处出土；带柄石锛和玉圭等文物代表着新石器时代人类社会生产和社会生活水平，神墩遗址的考古发掘，进一步充实和丰富了马家浜文化的历史内涵；几何印纹陶器、铜剑簇等，展现了商周文化的生产水平；溧阳又是先秦时期在江苏地域内设置的十五个县份之一，迄今已有二千多年的历史。
周朝时溧阳地属吴国，接着属越国，后来属楚国。秦始皇25年置溧阳县，县的治所不清楚，属鄣郡（郡治在现在的浙江安吉县鄣吴镇）。西汉初，溧阳县先属是韩信的封地楚国鄣郡，接着是刘贾的荆国鄣郡，后来是刘濞的吴国鄣郡，后又属刘非的江都国鄣郡。隋开皇9年（589），废永世县。唐武德三年（602年），析溧水再置溧阳县，治在今城西北四十五里旧县村。属扬州。宋朝初期，溧阳县仍属江宁府。元至元十四年（1277年）曾升为溧州，十五年又改为溧阳府，十六年改为溧阳路。明洪武二年（1369年）废州复县，属应天府。清朝时，雍正八年改属镇江府。民国时期，溧阳县先后隶属于江苏省行政公署、金陵道、江苏省政府、江苏省第一行政督察区（专员公署驻溧阳县）、江苏省江南行署管辖。
1949年4月25日溧阳解放，建立县人民政府，先后属苏南行署武进行政分区、常州专署、镇江专署管辖。1983年3月实行市管县体制后，溧阳县属常州市管辖。1990年8月经国务院批准，撤销溧阳县，设立县级溧阳市。
