Từ thời Hùng Vương, cụ tổ Trần Văn Bảo khai sinh ra Hưng Nguyên là địa bàn cư ngụ của người Việt cổ. Năm 1469, vua Lê Thánh Tông đã ra chỉ dụ điều chỉnh lại bản đồ hành chính và tên huyện Hưng Nguyên chính thức ra đời từ đó.

Năm 1490, niên hiệu Hồng Đức thứ 21, đời vua Lê Thánh Tông, Hưng Nguyên là một huyện thuộc phủ Anh Đô, xứ Nghệ An. Sau đó xứ Nghệ An đổi thành trấn Nghệ An. Hưng Nguyên là lỵ sở của đạo Nghệ An qua các Triều đại Trần - Lê - Nguyễn suốt gần 300 năm.

Năm 1831, niên hiệu Minh Mệnh thứ 12, trấn Nghệ An tách thành 2 tỉnh Nghệ An và Hà Tĩnh: huyện Hưng Nguyên thuộc phủ Anh Đô, tỉnh Nghệ An.

Sau Cách mạng tháng Tám 1945, huyện Hưng Nguyên thuộc tỉnh Nghệ An. Huyện Hưng Nguyên khi đó gồm 27 xã: Hưng Châu, Hưng Chính, Hưng Đạo, Hưng Đông, Hưng Hòa, Hưng Khánh, Hưng Lam, Hưng Lĩnh, Hưng Lộc, Hưng Lợi, Hưng Long, Hưng Mỹ, Hưng Nhân, Hưng Phú, Hưng Phúc, Hưng Tân, Hưng Tây, Hưng Thái, Hưng Thắng, Hưng Thịnh, Hưng Thông, Hưng Tiến, Hưng Trung, Hưng Vĩnh, Hưng Xá, Hưng Xuân, Hưng Yên.

Ngày 26-12-1970, 4 xã: Hưng Hòa, Hưng Lộc, Hưng Đông, Hưng Vĩnh và một phần xã Hưng Chính được sáp nhập vào thành phố Vinh.

Ngày 13 tháng 11 năm 1986, thành lập thị trấn Thái Lão (thị trấn huyện lỵ huyện Hưng Nguyên) trên cơ sở 99 ha diện tích tự nhiên với 290 nhân khẩu của xã Hưng Thái, 110 ha diện tích tự nhiên với 340 nhân khẩu của xã Hưng Đạo.

Sau nhiều lần chia tách, thay đổi địa giới hành chính, đến năm 1998, địa giới huyện Hưng Nguyên được xác lập như hiện nay (do sáp nhập thị trấn Thái Lão và xã Hưng Thái thành thị trấn Hưng Nguyên ngày 15-9-1998). Ngày 17 tháng 4 năm 2008, xã Hưng Chính; 174 ha diện tích tự nhiên và 3.043 người của xã Hưng Thịnh sáp nhập vào thành phố Vinh.

Ngày 9 tháng 2 năm 2009, chia xã Hưng Yên thành 2 xã: Hưng Yên Bắc và Hưng Yên Nam.

Ngày 17 tháng 12 năm 2019, sáp nhập xã Hưng Xá và xã Hưng Long thành xã Long Xá; xã Hưng Lam và xã Hưng Xuân thành xã Xuân Lam; xã Hưng Phú và xã Hưng Khánh thành xã Hưng Thành; xã Hưng Nhân và xã Hưng Châu thành xã Châu Nhân; xã Hưng Tiến và xã Hưng Thắng thành xã Hưng Nghĩa.

Huyện Hưng Nguyên có 1 thị trấn và 18 xã như hiện nay.