Có lẽ 1000 năm trước Công nguyên đã có cư dân ở đây. Đến năm 202 trước Công nguyên, đây đã là một thành kiên cố. Trong thời nhà Hán, đây là kinh đô của Vương quốc Trường Sa.

Những mộ tại Mã Vương Đôi (馬王堆, Mawangdui) nổi tiếng thời nhà Hán được xây dựng khoảng 186-165 trước Công Nguyên. Mộ sớm nhất được khai quật vào thập niên 1970, trong đó có thi hài của bà Tân Truy (辛追) vẫn còn trong tình trạng tốt. Người ta cũng tìm thấy trong mộ phiên bản sớm nhất của Đạo Đức Kinh do Lão Tử viết. Trong thời Tam Quốc, Trường Sa là một chiến trường ác liệt. Trong thời nhà Tùy, Trường Sa là một huyện. Thư viện Nhạc Lộc (trường học) được thành lập năm 976, bị phá hủy trong chiến tranh khoảng năm 1127 và xây dựng lại năm 1165 (nhà Nam Tống). Triết gia nổi tiếng Chu Hi (朱熹) đã giảng dạy ở đây năm 1165. Ngôi trường bị quân Mông Cổ phá hủy nhưng được phục chế lại vào cuối thế kỷ 15 (nhà Minh). Năm 1903, nó trở thành Trường Trung học Hồ Nam. Đại học Hồ Nam ngày nay là hậu duệ của ngôi trường trên. Năm 1903, Hiệp ước Thượng Hải Trung-Nhật đã mở cửa Trường Sa cho hoạt động ngoại thương. Một trường đại học đã được Đại học Yale xây dựng sau này đã trở thành trung tâm y khoa, tên gọi Xiangya. Mao Trạch Đông bắt đầu sự nghiệp chính trị ở Trường Sa. Ở Trường Sa có Bảo tàng Mao Trạch Đông. Mao Trạch Đông đã học ở trường Sư phạm số 1 Hồ Nam từ 1913 đến 1918. Sau đó ông trở thành giáo viên rồi hiệu trưởng từ 1920-1922. Văn phòng làm việc của ông tại trường thời đó nay là Bảo tàng. Trong thời Chiến tranh Trung-Nhật lần 2, do vị trí chiến lược nên Trường Sa là tâm điểm của 4 chiến dịch của quân Nhật: Trường Sa 1-4.