唐堯，為荊；虞舜，荊州地；夏禹，荊州地；商，荊州地；周，荊州地；戰國，屬楚；秦，屬南郡，為郢縣。
漢，為江夏郡安陸縣地；三國，屬魏，上石梵；青龍，始置魯山縣；吳嘉禾四年，曹操赤壁敗后，與吳、蜀三分荊州，在荊州東。
晉，江夏郡沌陽縣，郡治沌陽在上昶城，后更置安陸縣。
自上昶移臨嶂山，即今城頭山，仍為郡治。
宋，沌陽縣屬江夏郡；齊，沌陽縣屬江夏郡；梁，沌陽縣屬江夏郡；西魏，曰汊川；后周，屬復州；隋，開皇十七年，置縣漢津，屬復州；大業初，改漢津曰漢陽；唐，武德四年至漢武、元魏俱置漢陽郡；宋改興州為沔州，今略陽縣；天寶元年，改漢陽郡曰沔陽郡；寶歷二年，以漢陽、汊川入鄂州，屬淮南道；五代，屬吳，俱淮南地；周世宗顯德五年以漢陽縣置軍；宋初仍為軍，統縣二漢陽、漢川；太平興國二年，屬漢陽軍。
后周改漢中郡為漢川郡，今漢中府。
熙寧四年，廢漢陽軍為漢陽縣，省漢川為鎮，并其地入縣，屬鄂州；元佑元年，復為軍；崇寧七年，徙治臨嶂山；靖康二年，是時漢陽軍屬復州；紹興元年漢陽軍制置使，次鄂州。
元，仍為軍，統縣如宋；至元十四（1284）年，升為散府。
其年行中書省遷于湖南，以鄂州設湖北道宣慰司，府隸之。
十八年五月，行中書省遷治鄂州，宣慰司徙治漢陽。
十九年八月，罷宣慰司，以府隸行中書省；1359年，偽將陳友諒僭國號曰漢，遂有漢陽，戍于西隅；明初，仍為府，統縣如元；嘉靖二十三年，改縣丞；清，康熙三年(1664)，湖北、湖南兩省分治，漢陽府隸屬湖北布政使司，仍轄漢陽、漢川兩縣；雍正七年(1729)，屬湖北布政司漢陽府領縣四，將黃州府之黃陂縣、德安府孝感縣來屬；乾隆元年，（1735）屬湖北布政司漢陽府領縣四，領漢陽縣、漢川縣、黃陂縣、孝感縣四縣；乾隆二十八年(1763)，又將安陸府沔陽州列入漢陽府管轄，從此漢陽縣成為附郭首縣；光緒二十五年（1899），湖廣總督張之洞奏準陽夏分治，將縣屬漢口鎮及周圍數鄉分出，另立夏口廳，同屬漢陽府。
漢陽縣疆域被一分為二。
民國元年(1912)，改夏口廳為夏口縣，廢漢陽府，漢陽縣屬湖北省江漢道。
民國十五年(1926)秋，北伐軍攻克武漢，漢陽縣城區并入新設的漢口特別市。
次年1月，置京兆區，轄夏口、武昌、漢陽城區。
國民政府遷至武漢，8月廢京兆區。
民國十九年(1930)，改設漢口特別市，漢陽城區劃歸該市，所屬鄉、區仍隸屬漢陽縣。
民國二十一年(1932)，屬湖北省第六行政督察區蒲圻專員公署。
民國二十三年(1934)以后，改屬第一和第三督察區。
民國三十四年(1945)8月，抗戰勝利。
民國三十五年(1946)漢陽城區劃歸漢陽縣，仍屬湖北省第三行政督察區。
1947年縣轄4個鎮、19個鄉。
1949年5月17日，漢陽縣解放，漢陽城區領與大別、琴臺、鸚鵡3鎮和福成鄉劃歸武漢市；姚荻鄉大部地區劃歸嘉魚縣。
1950年8月26日，漢陽縣人民政府從原漢陽城區顯正街遷至蔡甸鎮，全縣設6區1鎮。
1951年改屬孝感專署。
1954年將黃金、官勝、米娘、琴斷、永豐、快活、和平7鄉劃歸武漢市漢陽區。
1955年縣轄7區1鎮。
1956年將新灘、東湖、霍家、宋家、向新劃歸洪湖縣。
1958年將三店、柏泉、巨龍、鴉渡所屬3個農業社劃歸新成立的武漢市東西湖農場；隨后將新溝鎮等襄河（漢江）以北劃歸武漢市東西湖農場。
1960年1月4日，撤銷孝感專區，漢陽縣劃歸武漢市領導。
1961年4月24日國務院批準，恢復孝感專區，漢陽縣劃歸孝感專區。
1961年設9區1鎮，下轄42個人民公社、2個區轄鎮。
1966年將湘口劃出成立武漢市漢南農場。
1976年將東城垸農場所轄紗帽、烏金、南豐、東荊等分場劃出單獨成立武漢市漢南農管局。
1979年9月，以通順河東荊河為界，將陡埠、大咀、鄧南、水洪等管理區（不含曲口管理區）以及黃陵公社和曲口管理區所屬的插花地劃歸武漢市漢南農管局，將武漢市漢南農管局以北的長河分廠、桐湖養殖場劃歸漢陽縣。
1979年12月19日，《國務院關于湖北省將武昌縣、漢陽縣劃歸武漢市的批復》國發〔1979〕292號，孝感地區的漢陽縣劃歸武漢市領導，為武漢市郊縣，下轄16個人民公社、1個農場（湖北省革委會1975年報告實施，國務院1979年12月19日正式批準）。
1983年轄4個鎮、18個鄉和1個國營農場。
1992年9月12日，《關于湖北省撤銷漢陽縣設立武漢市蔡甸區的批復》民行批〔1992〕101號，撤銷漢陽縣，設立武漢市蔡甸區，轄14個鎮、6個鄉和1個國營農場。
1995年轄4個街道、11個鎮、4個鄉和1個國營農場。
1996年10月沌口街道和沌陽街道移交武漢經濟技術開發區托管。
2000年轄9個街道、6個鎮、4個鄉和1個國營桐湖農場。
2006年6月軍山街道移交武漢經濟技術開發區托管。
2011年蔡甸區轄11個街道、1個鄉和1個桐湖辦事處（包括托管街道）。