夏、商、西周及春秋時代屬瓯越地。
戰國時期,先屬越地,後歸楚國。
秦代,今縣境屬閩中郡。
西漢初,屬東瓯王國。武帝建元三年(公元前138年),東瓯王因閩越國圍攻,乃舉國遷徙,縣境廢墟。始元二年(公元前85年)置回浦縣(包括今溫州、台州和麗水地),隸屬會稽郡,縣境屬回浦縣地。
東漢建武六年(公元30年),回浦縣并入鄞縣,縣境屬鄞縣回浦鄉。後析出回浦地,建章安縣,縣境為章安縣東瓯鄉。後又析出東瓯鄉,建永甯縣,隸屬臨海郡,縣境為永甯縣地。
中華民國元年(公元1912年),行道縣制,玉環廳改為玉環縣,屬溫處道(公元1914年6月改為瓯海道)。民國十六年(公元1927年),廢道縣制,玉環縣直屬省管。民國二十一年(公元1932年)建立行政督察區,屬溫州轄區。民國三十七年(公元1948年),縣境屬浙江第五行政督察區。
2017年4月,經國務院批準,同意撤銷玉環縣,設立縣級玉環市,以原玉環縣的行政區域為玉環市的行政區域。玉環市由浙江省直轄, 台州市代管。
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