Vùng đất Phủ Quỳ (Nghĩa Đàn) đã có hàng ngàn năm lịch sử có cư dân sinh sống và ngày càng phát triển. Nếu như cách đây 3.000 năm, Nghĩa Đàn là nơi quần tụ của người Việt cổ sáng tạo nên nền văn hóa Đông Sơn, hoặc xa hơn nữa trên vài vạn năm người Việt cổ ở Nghĩa Đàn đã có nền văn hóa thời kỳ hậu đồ đá cổ. Từ khu di chỉ khảo cổ làng Vạc - Khu di chỉ khảo cổ học về văn hóa Đông Sơn có giá trị nhất khu vực Đông Nam Á hiện nay, các nhà khảo cổ học đã tìm thấy ở đây những chiếc nồi, những bức tượng, trống đồng... tất cả thể hiện rõ nét về sự phát triển, cuộc sống trù phú, ấm no và đời sống tinh thần phong phú. Văn hóa Nghĩa Đàn từ lâu đã là sự tích hợp của nhiều “dòng văn hóa”, trong đó ảnh hưởng lớn là các dòng văn hóa bản địa của người Thổ, người Thái; dòng văn hóa người Kinh di dân đến đây từ cuộc khai thác thuộc địa, xây dựng đồn điền của thực dân Pháp và gần đây là các phong trào di dân làm kinh tế mới.

Từ năm 179 trước công nguyên, Nghĩa Đàn nằm giữa quận Cửu Chân, đến năm 111 trước công nguyên, Nghĩa Đàn thuộc huyện Hàm Hoan, quận Cửu Chân. Thế kỷ thứ 3 trước công nguyên, Nghĩa Đàn thuộc quận Cửu Đức ra đời từ việc tách một phần của quận Cửu Chân; Nghĩa Đàn vẫn thuộc huyện Hàm Hoan, một trong 6 huyện của quận Cửu Đức. Năm 679, nhà Đường chia Nghệ Tĩnh 2 vùng Diễn Châu và Hoan Châu. Nghĩa Đàn thuộc phần lãnh thổ Diễn Châu. Dưới thời Tiền Lê (980-1009), Lê Hoàn chia đất nước thành lộ, phủ, châu, Nghĩa Đàn vẫn thuộc lộ Diễn Châu và đến năm 1396, Lý Thái Tổ đổi lộ thành phủ, Nghĩa Đàn vẫn thuộc phủ Diễn Châu. Năm 1397, Hồ Quý Ly cho đổi phủ Diễn Châu thành trấn Vọng Giang rồi sau thành trấn Linh Nguyên. Tới thời kỳ thuộc Minh có lúc Nghĩa Đàn được cắt ra để sáp nhập với phủ Thanh Hóa. Kháng chiến quân Minh thắng lợi, Lê Lợi lên làm vua, chia đất nước thành 5 đạo, phủ Diễn Châu và phủ Nghệ An thuộc đạo Hải Tây. Năm 1466, Lê Nhân Tông đưa Quỳ Châu (trong đó có Nghĩa Đàn) trở về thừa tuyên Nghệ An, phủ Giang Châu được đặt ngang với phủ Diễn Châu. Năm 1469, Lê Thánh Tông cho vạch lại bản đồ cả nước. Nghĩa Đàn phần lớn thuộc đất Quỳnh Lưu, phần còn lại thuộc huyện Đông Thành, Thúy Vân (thuộc Quỳ Châu và Diễn Châu). Dưới thời Minh Mạng 12 (1831), Nghĩa Đàn thuộc đất Diễn Châu. Nếu tính từ năm Minh Mạng thứ 21 (1840) thì huyện Nghĩa Đàn được thành lập đã là 171 năm khi tổ chức hành chính Nghệ An được sắp xếp lại và lập thêm một số huyện. Phủ Quỳ Châu vốn trước có 2 huyện là Trung Sơn (Quế Phong) và Thúy Vân (gồm phần lớn đất Quỳ Châu và Quỳ Hợp hiện nay). Nhưng nếu tính từ năm có tên là Nghĩa Đàn xuất hiện trong bộ máy nhà nước đến nay là 126 năm, khi vua Đồng Khánh vì húy kỵ nên cho đổi Nghĩa Đường thành Nghĩa Đàn. Nghĩa Đàn có tên từ đó.

Trên chính vùng đất này ngày 22 tháng 10 năm 1907, Toàn quyền Đông Dương ra Nghị định củng cố lại vùng Quỳ Châu – Nghĩa Đàn, đặt tại Nghĩa Hưng một sở đại diện của chính quyền cấp tỉnh đến ngày 1 tháng 9 năm 1908 thì gọi là trạm Nghĩa Hưng. Ngày 3 tháng 3 năm 1930, toàn quyền Đông Dương ra Nghị định, nâng trạm Nghĩa Hưng lên thành Sở đại lý Phủ Quỳ với trách nhiệm và quyền hạn lớn hơn trước. Với mục tiêu của những "nhà khai hóa" là củng cố bộ máy thống trị tăng cường đàn áp để chiếm cứ đất đai lập đồn điền; khai thác triệt để nguồn lợi từ vùng Phủ Quỳ giàu có. Huyện Nghĩa Đàn lúc này có 6 tổng (Cự Lâm, Thái Thịnh, Nghĩa Hưng, Thanh Khê, Hạ Sưu, Lâm La) với 58 xã thôn, có con dấu riêng. Huyện đường đặt tại Tân Hiếu (xã Nghĩa Quang ngày nay). Cơ cấu hành chính tồn tại cho đến ngày Cách mạng tháng 8 năm 1945. Sau năm 1945, bỏ cấp phủ, gọi chung là huyện. Huyện Nghĩa Đàn khi đó gồm có 36 xã: Giai Xuân, Nghĩa An, Nghĩa Bình, Nghĩa Đồng, Nghĩa Đức, Nghĩa Dũng, Nghĩa Hòa, Nghĩa Hoàn, Nghĩa Hội, Nghĩa Hợp, Nghĩa Hưng, Nghĩa Khánh, Nghĩa Lạc, Nghĩa Lâm, Nghĩa Liên, Nghĩa Lộc, Nghĩa Lợi, Nghĩa Long, Nghĩa Mai, Nghĩa Minh, Nghĩa Mỹ, Nghĩa Phúc, Nghĩa Quang, Nghĩa Sơn, Nghĩa Thái, Nghĩa Thắng, Nghĩa Thịnh, Nghĩa Thọ, Nghĩa Thuận, Nghĩa Tiến, Nghĩa Trung, Nghĩa Xuân, Nghĩa Yên, Tam Hợp, Tân Hợp, Tiên Đồng.

Tháng 10 năm 1930, tại hang Rú Ấm, xã Thọ Lộc (nay thuộc xã Nghĩa Đức), một sự kiệ̣n chính trị quan trọng đã xảy ra, chi bộ Đảng đầu tiên của Nghĩa Đàn được thành lập. Đây là một trong những chi bộ Đảng được thành lập đầu tiên ở các huyện miền núi Nghệ An, sau đó nhiều chi bộ Đảng mới được thành lập. Tháng 4 năm 1931, hội nghị hợp nhất giữa các chi bộ Đảng được tổ chức tại làng Lụi xã Nghĩa Mỹ. Sự kiện này được xem như là sự ra đời của Đảng bộ Nghĩa Đàn. Trong suốt 15 năm, Đảng bộ đã nhiều lần phải tổ chức lại nhưng luôn đóng vai trò lãnh đạo và đã giành được chính quyền về tay nhân dân vào ngày 22 tháng 8 năm 1945. Từ sau cách mạng tháng Tám 1945, cùng với cả nước, Nghĩa Đàn bước vào công cuộc “vừa kháng chiến, vừa kiến quốc”. Kháng chiến chống Pháp thắng lợi, cả miền Bắc bước vào thời kỳ xây dựng chủ nghĩa xã hội, Nghĩa Đàn là hậu phương lớn cùng tiền tuyến miền Nam đánh Mỹ. Các nông trường 1/5, nông trường 19/5, Đông Hiếu, Tây Hiếu, Cờ Đỏ... được thành lập trở thành mô hình sản xuất tiên tiến mới của miền Bắc xã hội chủ nghĩa. Ngày 10 tháng 12 năm 1961, nhân dân Nghĩa Đàn vinh dự được đón Bác Hồ lên thăm, trong cuộc nói chuyện với cán bộ và công nhân Nông trường Đông Hiếu, Bác đã căn dặn: “Các nông trường có nhiệm vụ đoàn kết và tìm cách giúp đỡ đồng bào địa phương. Những kỹ thuật của nông trường tiến bộ hơn, vì vậy, đồng bào địa phương cần đoàn kết với nông trường, xây dựng hợp tác xã cho tốt, đời sống xã viên ngày càng ấm no, thế là chủ nghĩa xã hội”.

Danh xưng Nghĩa Đàn Đã trải qua 126 năm và đã nhiều lần thay đổi về địa giới hành chính.

Tháng 5 năm 1963, Hội đồng Chính phủ ban hành quyết định số 52-CP tách 10 xã của huyện Nghĩa Đàn (gồm các xã: Nghĩa Bình, Nghĩa Đồng, Nghĩa Hợp, Nghĩa Dũng, Nghĩa Thái, Nghĩa Hoàn, Giai Xuân, Nghĩa Phúc, Tân Hợp, Tiên Đồng) để thành lập huyện Tân Kỳ và 3 xã: Tam Hợp, Nghĩa Xuân, Nghĩa Sơn để thành lập huyện Quỳ Hợp.

Ngày 16 tháng 7 năm 1965, Bộ Nội vụ ban hành Quyết định số 251-NV thành lập thị trấn Nông trường 19-5 thuộc huyện Nghĩa Đàn.[1]

Lúc này Nghĩa Đàn có 24 xã, thị trấn bao gồm: Nghĩa An, Nghĩa Đức, Nghĩa Hòa, Nghĩa Hội, Nghĩa Hưng, Nghĩa Khánh, Nghĩa Lạc, Nghĩa Lâm, Nghĩa Liên, Nghĩa Lộc, Nghĩa Lợi, Nghĩa Long, Nghĩa Mai, Nghĩa Minh, Nghĩa Mỹ, Nghĩa Quang, Nghĩa Thắng, Nghĩa Thịnh, Nghĩa Thọ, Nghĩa Thuận, Nghĩa Tiến, Nghĩa Trung, Nghĩa Yên và thị trấn Thái Hòa (1965).

Ngày 25 tháng 11 năm 1995, Chính phủ ban hành Nghị định 83/NĐ-CP thành lập thêm 8 xã mới: Nghĩa Hồng, Nghĩa Sơn, Nghĩa Bình, Nghĩa Phú, Nghĩa Hiếu, Nghĩa Tân, Đông Hiếu, Tây Hiếu trên cơ sở 5 thị trấn nông trường quốc doanh là: 1-5, 19-5, Cờ Đỏ, Đông Hiếu, Tây Hiếu, đưa tổng số xã ở Nghĩa Đàn lên 32 xã, thị.

Cuối năm 2006, huyện Nghĩa Đàn có 32 đơn vị hành chính gồm thị trấn Thái Hòa và 31 xã: Đông Hiếu, Nghĩa An, Nghĩa Bình, Nghĩa Đức, Nghĩa Hiếu, Nghĩa Hòa, Nghĩa Hội, Nghĩa Hồng, Nghĩa Hưng, Nghĩa Khánh, Nghĩa Lạc, Nghĩa Lâm, Nghĩa Liên, Nghĩa Lộc, Nghĩa Lợi, Nghĩa Long, Nghĩa Mai, Nghĩa Minh, Nghĩa Mỹ, Nghĩa Phú, Nghĩa Quang, Nghĩa Sơn, Nghĩa Tân, Nghĩa Thắng, Nghĩa Thịnh, Nghĩa Thọ, Nghĩa Thuận, Nghĩa Tiến, Nghĩa Trung, Nghĩa Yên, Tây Hiếu.

Ngày 15 tháng 11 năm 2007, Chính phủ ban hành Nghị định số 164/2007/NĐ-CP điều chỉnh địa giới hành chính chia tách Nghĩa Đàn thành 2 đơn vị hành chính cấp huyện: các xã Nghĩa Hòa, Nghĩa Quang, Nghĩa Thuận, Nghĩa Mỹ, Nghĩa Tiến, Đông Hiếu, Tây Hiếu và thị trấn Thái Hòa thuộc về địa giới hành chính của thị xã Thái Hòa. Các cơ quan trong hệ thống chính trị của thị xã Thái Hòa kế thừa toàn bộ cơ sở vật chất, trụ sở của huyện Nghĩa Đàn cũ. Huyện Nghĩa Đàn mới chuyển trung tâm huyện lỵ về xã Nghĩa Bình mà trước đây là nông trường 1/5.

Ngày 11 tháng 10 năm 2011, thành lập thị trấn Nghĩa Đàn thuộc huyện Nghĩa Đàn trên cơ sở điều chỉnh 455,7 ha diện tích tự nhiên và 3.007 nhân khẩu của xã Nghĩa Bình, 345,5 ha diện tích tự nhiên và 1.763 nhân khẩu của xã Nghĩa Trung, 51,4 ha diện tích tự nhiên và 267 nhân khẩu của xã Nghĩa Hội.

Ngày 17 tháng 12 năm 2019, sáp nhập 3 xã: Nghĩa Tân, Nghĩa Thắng, Nghĩa Liên thành xã Nghĩa Thành.[2]

Huyện Nghĩa Đàn có 1 thị trấn và 22 xã như hiện nay.