Thời nguyên thủy, các cánh rừng tại Hồ Nam là nơi sinh sống của những bộ tộc Tam Miêu (三苗), Bách Bộc (百濮) và Dương Việt (揚越), họ là tổ tiên của các tộc người Miêu, Thổ Gia, Động và Dao hiện nay. Các văn vật khai quật tại nhiều huyện trong tỉnh đã chứng minh rằng những giống người cổ đã có các hoạt động tại Hồ Nam cách đây 400.000 năm, sớm nhất là từ 10.000 năm trước đã có hoạt động trồng lúa và từ 5000 năm trước, tức vào thời đại đồ đá mới, đã có các cư dân sinh sống theo phương thức định cư đầu tiên tại Hồ Nam.

Sau khi Hồ Nam bị sáp nhập vào nước Sở, trong hàng trăm năm sau đó, người Hán ở phía bắc đã di cư đến Hồ Nam với số lượng lớn, họ chặt hạ các cánh rừng và bắt đầu hình thành nên các ruộng lúa tại những vùng thung lũng và đồng bằng. Đến ngày này, nhiều ngôi làng tại Hồ Nam vẫn được đặt tên theo các dòng họ người Hán đến định cư tại đó. Việc nhập cư từ phía bắc đặc biệt phổ biến vào thời Đông Tấn và Nam-Bắc triều, khi các dân tộc Ngũ Hồ tiến vào Trung Nguyên. Sau khi Nhà Đường sụp đổ, vào thời Ngũ Đại Thập Quốc, Mã Ân đã cát cứ tại Hồ Nam và lập nên nước Sở, quốc đô đặt ở Trường Sa.

Hồ Nam đã trở thành một trung tâm giao thông quan trọng trong thời phong kiến Trung Quốc với vị trí nằm bên Trường Giang. Nó cũng nằm trên tuyến đế lộ được xây dựng giữa miền bắc và miền nam Trung Quốc. Hồ Nam có nhiều đất đai để sản xuất ngũ cốc, phần thặng dư được cung cấp cho các phần khác của Trung Quốc. Dân số Hồ Nam tiếp tục tăng cho đến thế kỷ XIX, khi mật độ đã trở nên đông đúc và nổ ra các cuộc khởi nghĩa nông dân. Một số cuộc nổi dậy có nguồn gốc từ căng thẳng sắc tộc như cuộc nổi loạn của người Miêu từ 1795-1806.

Cuộc khởi nghĩa Thái Bình Thiên Quốc nổ ra ở Quảng Tây vào năm 1850. Quân khởi nghĩa sau đó đã tràn đến Hồ Nam và tiến xa về phía đông theo thung lũng Trường Giang. Cuối cùng, một đội quân người Hồ Nam dưới quyền chỉ huy của Tăng Quốc Phiên đã tiến đến Nam Kinh để dập tắt cuộc khởi nghĩa này vào năm 1864.

Hồ Nam tương đối yên tĩnh cho đến năm 1910, khi tại đây nổ ra các cuộc nổi dậy chống lại triều đình Nhà Thanh đang trên đà sụp đổ, tiếp theo là khởi nghĩa Thu Thu (秋收起义) của lực lượng cộng sản vào năm 1927. Cuộc khởi nghĩa này do một người nguyên quán Hồ Nam là Mao Trạch Đông lãnh đạo, và nó đã hình thành một Xô viết Hà Nam tồn tại ngắn ngủi vào năm 1927. Lực lượng cộng sản vẫn duy trì các đội quân du kích trong các khu vực đồi núi dọc theo ranh giới hai tỉnh Hồ Nam-Giang Tây cho đến năm 1934. Sau đó, dưới sức ép từ quân Quốc Dân đảng, lực lượng cộng sản phải tiến hành Vạn lý Trường chinh đến các căn cứ ở tỉnh Thiểm Tây. Sau khi lực lượng cộng sản rời đi, quân Quốc Dân đảng đã chiến đấu chống lại người Nhật trong chiến tranh Trung-Nhật. Họ đã bảo vệ thủ phủ Trường Sa cho đến khi thất thủ vào năm 1944. Nhật Bản đã phát động Chiến dịch Ichi-Go, một kế hoạch nhằm kiểm soát tuyến đường sắt từ Vũ Xương đến Quảng Châu (Việt Hán tuyến). Sau khi người Nhật đầu hàng, Hồ Nam vẫn tương đối nguyên vẹn trong cuộc nội chiến tiếp theo.

Do là tỉnh nhà của Mao Trạch Đông, Hồ Nam đã ủng hộ nhiệt thành Cách mạng Văn hóa vào những năm 1966-1976. Tuy nhiên, đây cũng là tỉnh chậm nhất trong việc thực thi các cải cách của Đặng Tiểu Bình sau khi Mao Trạch Đông qua đời vào năm 1976.