武定在戰國及秦時，屬滇國。
西漢元封二年（公元前109年）屬益州郡。
蜀漢建興三年（225）年，改益州郡為建寧郡。
西晉泰始六年（270年）屬寧州建寧郡。
南北朝時，分屬晉寧郡和建寧郡。
隋朝為南寧州總管府昆州轄地。
唐初屬南寧州總管府地。唐貞觀六年（632年），屬戎州都督府。
武定在宋朝以前沒有設制，公元1174年始，這裏的彜族先民羅婺部落逐漸興起，並做了統治。在雲南大理國時，羅婺部擴大了勢力和地盤，為東爨烏蠻三十七部之羅婺部，稱雄壹時。
元憲宗四年（公元1255年），統治武定、祿勸壹帶的羅婺部落歸順元朝，於公元1257年被授羅婺萬戶侯，轄祿勸、元謀、武定和四川會理壹部分地區。元憲宗七年（1257年）為羅婺萬戶府。公元1271年，羅婺部轄區擴大到貴州西部的普安地區，改稱北路，總管府，1276年改設武定路，由羅婺厲裔鳳氏土司統治。
明洪武十五年（1382年）為武定軍民府。明朝中葉以後，朝廷逐漸改土歸流，鳳氏土司舉兵抗爭，成為明朝末年改土歸流中舉國矚目的大事而載入明史。公元1567年，明朝廷正式派流官，設立武定府，1770年降武定府為武定直隸州，轄元謀、祿勸二縣。隆慶四年（1570年）改土設流為武定府。
清乾隆三十五年（1770年）為武定直隸州。
民國二年（1912年）為武定州，1913年設武定縣。
中華人民***和國成立以後，1950年置武定專區；1953年武定專區與楚雄專區合並，改屬楚雄專區；1958年楚雄專區改設楚雄彜族自治州，武定縣屬楚雄彜族自治州轄至今。