武義縣境，春秋時期屬越，戰國后期屬楚，秦至東漢為烏傷縣地。
三國吳赤烏八年（245）分烏傷永康始置武義縣，屬會稽郡。
吳寶鼎元年（266），分會稽郡西部置東陽郡，武義縣屬東陽郡。
之后武義曾經廢置。
唐天授二年（691）分永康西境又置，改名武成縣，屬婺州。
唐天寶元年（742），婺州復為東陽郡，武成縣屬東陽郡。
唐乾元元年（758）復改東陽郡為婺州。
至唐天祐年間（904—907）武成縣復名武義縣，屬婺州。
五代至宋沿襲。
元至元十三年（1276）婺州改為婺州路，武義縣屬婺州路；至正十八年（1358）十二月改婺州路為寧越府，武義縣屬寧越府；至正二十年（1360）正月，改寧越府為金華府，武義縣屬金華府。
明代至清末一直相沿。
清宣統三年九月十五日（1911年11月5日）浙江省成立軍政府，次日金華成立軍政分府，武義縣屬之。
1949年5月9日武義縣解放。
1949年6月至1950年5月，武義縣設6個區分轄舊制鄉鎮。
1950年6月，武義縣重新劃建5個區32個鄉1個鎮。
1956年2月，永康縣桐琴鎮（包括和平、桐三、桐聯、上宅、孫宅、姚村6個村）劃屬武義縣；同年3月，全縣撤區并鄉，劃建為13個鄉、3個鎮。
1958年4月，武義縣設14個鄉鎮。
1958年5月原宣平縣建制撤銷，有16個鄉鎮劃入武義縣，至此全縣設2個鎮、28個鄉，武義縣的縣名雖繼續相沿，但縣境面積從原先的874.23平方千米拓展到1577.2平方千米。
1958年10月武義縣建置撤銷，并入永康縣，原武義縣稱永康縣武義片。
1961年12月，經國務院批準恢復武義縣建置，屬金華專區。
1968年4月金華專區改為金華地區，武義縣屬之。
1983年，政社分設，恢復鄉、村兩級建制，全縣設6個區、1個鎮、32個鄉。
1985年5月，金華地區改為金華市，武義縣屬金華市。