根据考古资料，孟州在新石器早期，就有人类在此居住。裴李岗文化、仰韶文化、龙山文化在孟州较为广大的地区都有发现。 进入奴隶社会，孟州在商、周前为冀州南境。

商代帝乙、商辛时建都朝歌，为几内地。

周武王姬发伐纣，会八百诸侯于黄河北岸（今洛阳吉利区，1979年前为孟州辖地）渡口因谓之盟津，又称富平津。周初这里称“盟”称“向”。春秋时期，周恒王以此地与郑国，故亦为郑地。晋文公重耳定王室有功，周襄王以此地赐晋，于是晋始启南阳（太行山以南，黄河以北的地区，包括今天的焦作、新乡和济源市），孟州为南阳的一部分，称河阳。战国属魏，为垣雍地。东周都洛阳，为几内地。

秦属三川郡北境，为河雍县的一部分。

汉武帝元封五年（前106年）分天下为十三部，始称河阳县，隶河内郡。 新莽改称河亭县。 东汉称称河阳县，魏、晋、北魏均称河阳。

北魏太和中至东魏元象元年（公元538年）先后筑河阳三城，河阳三城遂为洛阳以北军事重镇。北齐废河阳县，额税分属温、轵二县，河阳三城为军戍重地。 隋开皇十六年（公元596年）重置河阳县，属怀州。 唐武德初改为大基县，置河阳宫。武德三年（公元620年）析置谷旦县，寻省。武德四年置盟州，八年废，仍称河阳县。

咸亨五年（公元674年）复置大基县，属洛州。玄宗朝以讳复为河阳县。开元初，为东京几邑，属河南府，其税权隶河阳三城。

建中二年（公元781年）置河阳三城节度使，割河南四县[温（今温县）、汜水（今荥阳市一带）、济源、河清（今孟津县）]租赋入河阳三城使。武宗会昌三年（公元843年），升河阳为孟州，领河阳、济源、温、汜水、河阴五县为属邑，隶河北道，河清还河南府。 五代、北宋仍为孟州。

徽宗政和二年（1112年）改属济源郡，属京西北路。

金天会六年（1128年）仍为孟州，设防御使，守盟津。宣宗朝设经略司，领河阳、王屋、济源、温四县，属河东南路。 元仍为孟州，领县如故。宪宗八年（公元1258年）设司侯司。

至元三年（公元1266）省王屋入济源，并司侯司入河阳县。孟州领河阳、济源、温三年，隶怀庆路。 明洪武初，仍为孟州，省河阳，领温、济源二县。

洪武十年（1377年）改州为县，始称孟县。

中华民国元年，直属河南省。

1913年属河南豫北道；1914年改属河北道。

1927年道废，属河南省第四行政督察区。 1945年9月4日，孟县第一次解放，

1947年7月7日最后一次解放。孟县属晋冀鲁豫边区太岳第四行政公署辖。 1948年5月，华北人民政府成立，孟县属华北区太岳四行署辖。

1949年8月20日新设平原省，孟县属平原省新乡专区。

1952年冬，撤销平原省，孟县属河南省新乡专区辖。

1978年冬，吉利公社划归洛阳市辖。

1986年初，撤销新乡地区，孟县属河南省焦作市辖。

1996年5月20日，经国务院批准，孟县撤县建市，重新设立孟州市，所辖区域不变。