遼置信州武昌縣（治秦家屯鎮），后廢。
清同治五年（1866），屬昌圖廳。
光緒三年（1877），置懷德縣，屬奉天昌圖府。
1914年，屬奉天省洮南道。
1929年，直屬遼寧省。
1931年，治所遷公主嶺。
1945年10月，懷德縣劃歸吉合區行政委員會長春地區管轄；12月，直屬吉林省。
未久改歸遼北省懷德專區。
1946年2月，劃歸遼西省二專區。
1946年6月，劃歸遼吉區二專區。
1948年2月，劃歸遼北省后方辦事處；7月，劃歸遼吉區第二專區。
1948年10月，劃屬遼北省。
1949年3月，設立公主嶺市，為丙等城市；5月，變為縣轄市；懷德縣劃屬吉林省。
1952年9月，公主嶺市定為區級市，隸屬懷德縣；10月14日，撤銷長春縣，將長春縣的三區燒鍋、四區和氣、五區雙城堡劃給懷德縣。
1956年7月，設立懷德專區，行署駐公主嶺鎮。
設立公主嶺市，以原公主嶺鎮的行政區域為公主嶺市的行政區域；9月，公主嶺市改為區級鎮。
1956年10月，懷德專區更名為公主嶺專區；10月，公主嶺鎮從懷德縣析出，成立公主嶺市（縣級），為省轄市。
1958年10月，撤銷公主嶺專區，設立四平專區，懷德縣、公主嶺市等劃歸四平專區。
1960年1月，撤銷公主嶺市，恢復公主嶺鎮，隸屬懷德縣。
1983年，屬四平市。
1985年2月，撤銷懷德縣，設公主嶺市（地級），分設懷德、公主嶺2縣級區，并將四平市的伊通縣劃歸公主嶺市。
1986年1月，公主嶺市改為縣級市，撤公主嶺、懷德二區，伊通縣劃歸四平市。
公主嶺市由四平市代管，計劃由省單列。
2020年6月，公主嶺市由長春市代管。