西漢始元二年（前85）屬回浦縣，隸會稽郡。
東漢建武元年（25）改回浦縣為章安縣，屬章安縣。
東晉太寧元年（323）分臨�？ち⒂兰慰�，以永寧縣為郡治。
隋開皇九年（589）改永寧縣為永嘉縣，隸處州。
唐武德五年（622）分括州置東嘉州，分永嘉縣復置樂成縣，仍屬樂成縣，隸東嘉州；七年又撤樂成縣并入永嘉縣，復屬永嘉縣。
貞觀元年（627）廢東嘉州，永嘉縣隸屬括州。
載初元年（689）復置樂成縣，隸溫州，仍屬樂成縣。
五代十國時，樂成縣屬吳越國。
后梁開平二年（908）改樂成為樂清，屬樂清縣，仍隸屬溫州。
南宋咸淳元年（1265）屬瑞安府。
元時屬溫州路。
明時屬溫州府。
清雍正六年（1728）置玉環(huán)廳，屬玉環(huán)廳第二十都，隸溫州府。
1953年析玉環(huán)縣洞頭、大門2個區(qū)及周圍小島置洞頭縣，屬溫州專區(qū)。
1958年撤縣并入玉環(huán)縣，設洞頭、大門2個區(qū)。
1959年1月玉環(huán)縣撤銷，將玉環(huán)縣的洞頭、大門2個區(qū)重新劃歸溫州市。
1964年10月恢復洞頭縣，屬溫州專區(qū)。
1981年屬溫州市。
2015年7月，撤銷洞頭縣，設立溫州市洞頭區(qū)，將溫州市龍灣區(qū)靈昆街道劃歸洞頭區(qū)。