潛江縣古為云夢澤一角，歷經江水復合沖積和湖水緩慢沉積而逐漸形成。

潛江地域夏、商、周三代屬荊州域。

公元前5世紀前后的春秋戰國時期，在本縣南部的崗后和北部的平原上出現了章華臺、竟陵等邑居，其地屬于諸侯國中的楚國。

公元前278年（秦昭襄王二十九年），白起率秦軍攻占楚郢都（今江陵西北），東下竟陵，并分別設郡建縣，這里成為秦南郢竟陵縣轄地。

公元前206年西漢建立，其后在章華臺設置了華容縣，潛江分屬竟陵、華容。

三國時，潛江之地轄于吳國，隸屬郡縣與漢無異。

晉初分江夏郡置竟陵郡，潛江為竟陵郡之竟陵，南郡之江陵二縣地。

公元550年前后，南朝梁省竟陵，廢華容。潛江西南境改屬南郡江陵縣；西魏分江陵而置華陵縣，北周改華陵縣為紫陵縣，潛江西南境為其所轄。東北境為郢州竟陵郡之竟陵縣，竟陵郡治于齊時也由長壽（今鐘祥）遷至竟陵；梁末省竟陵縣入霄城縣，竟陵郡治、縣治始移霄城（今天門境），潛江東北境遂屬霄城縣；北周復改霄城縣為竟陵縣，改竟陵郡為石城郡，潛江東北境屬石城郡之竟陵縣。

隋朝時，潛江東北境屬荊州沔陽郡竟陵縣，西南境屬紫陵縣。

唐初省紫陵入江陵縣，潛江西南境屬江陵府江陵縣，東北境屬復州竟陵縣。公元857年（唐大中十一年），“以人戶輸納不便，置征科巡院于白 伏”（《太平寰宇記》，白 伏在今縣西北），隸屬于荊南節度使管轄。五代改白 伏為安遠鎮，為南平國（荊南國）屬地。

965年（宋乾德三年），升白 伏巡院為縣。因境內有河道分流漢水入長江，取“漢出為潛”意，命名潛江。縣治設在安遠鎮（在今下蚌湖附近），隸屬于荊湖北路江陵府。

1276年（元世祖至元十三年），改江陵府為上路總管府，后又改為中興路，均領有潛江，上隸于河南江北行中書省。1293年（至元三十年），因水患縣治遷至斗堤，即今治所在。

1368年，明朝建立。此前已改中興路為荊州府，所以明初潛江屬湖廣布政使司荊州府。1531年（嘉靖十年）升安陸州為承天府，潛江改屬之。

1646年（清順治三年），改承天府為安陸府；1664年（康熙三年），分湖廣為湖北、湖南。潛江屬湖北省安陸府。

1912年，中華民國成立。次年，改府為道，以道為省縣之間的行政機構，潛江屬鄂北道（后改稱襄陽道）。1925年廢除道制，遂直轄于省。1932年，在省縣之間設行政督察區，潛江屬第七區（1934年曾屬第六區，后還屬）。1936年，第七區改稱第四區，仍領有潛江（直到1947年）。抗日戰爭期間，日本侵略軍于1939年5月至1945年8月盤踞潛江部分地區，設有傀儡政權。潛江縣政府被迫輾轉于拖船埠、楊李家臺、熊口等地；1943年春撤離潛江，設辦事處于公安縣境，日軍投降后還治。

本縣屬水網湖區，民國時期“十年淹九水”，人民除受“三座大山”的壓迫之外，還苦于水患。由于距中心城市較遠，人民富有革命傳統，有利于革命力量的集聚和回旋，故在中國共產黨領導的新民主主義革命時期成為革命根據地。1930年春至1932年冬，全境皆蘇區，是湘鄂西省（原稱“聯縣政府”）的潛江、荊南（后改稱荊門）、天潛縣蘇維埃政府（革命委員會）轄地。潛江縣蘇維埃政府曾駐于拖船埠、潛江城等處，荊南縣蘇維埃政府駐脈旺嘴。

1942年春至1945年秋，為抗日根據地，是鄂豫邊區襄南、襄河兩行政公置的荊潛、天潛沔、天京潛縣抗日民主政府轄地。荊潛縣抗日民主政府駐莫家嶺，天潛沔縣抗日民主政府一度駐總口陶和嶺，天京潛縣抗日民主政府駐夏家場。

1947年12月至1949年6月，全縣為解放區，是江漢區襄南、鄂中兩行政專員公署的江荊潛、天潛沔、天京潛縣人民民主政府轄地。江荊潛縣人民民主政府駐熊口，天京潛縣人民民主政府駐夏家場。

1949年7月撤銷邊區縣，恢復原縣名、縣域，江荊潛、天潛沔、天京潛縣撤銷。潛江縣人民政府設于熊口，隸屬于湖北省荊州行政區督察專員公署。8月，潛江縣人民政府移駐城關（今園林辦事處）。

1988年5月撤縣建市。

1994年10月被列為湖北省直管市。