Cao nguyên Lang Biang trước năm 1893 là địa bàn cư trú của các tộc người Thượng. Người Việt đầu tiên có ý định khám phá vùng rừng núi Nam Trung Bộ là Nguyễn Thông, nhưng do nhiều lý do nên cho tới cuối đời ông vẫn không thực hiện được ý định của mình. Vào hai năm 1880 và 1881, bác sĩ hải quân Paul Néis và trung úy Albert Septans có những chuyến thám hiểm đầu tiên vào vùng người Thượng ở Đông Nam Bộ và Nam Trung Bộ, và họ được coi là hai nhà thám hiểm đầu tiên đã tìm ra cao nguyên Lang Biang. Hành trình của Paul Néis và Albert Septans mở đường cho nhiều chuyến đi khác như A. Gautier (năm 1882), L. Nouet (1882), thiếu tá Humann (1884).

Ngày 3 tháng 8 năm 1891, bác sĩ Alexandre Yersin thực hiện chuyến thám hiểm đầu tiên với ý định tìm đường núi từ Nha Trang vào Sài Gòn, nhưng chuyến đi này bất thành. Từ 28 tháng 3 đến 9 tháng 6 năm 1892, Yersin thực hiện một cuộc thám hiểm từ Nha Trang, băng qua vùng cao nguyên Đắk Lắk để đến Stung Treng, nằm bên bờ sông Mê Kông (thuộc địa phận Campuchia).

Sau năm 1975, huyện Đơn Dương có thị trấn Đơn Dương và 13 xã: Đạ Long, Đạ M'rông, Đạ Tông, Ka Đô, K'đơn, Kil Pla Gnol, Lạc Lâm, Lạc Nghiệp, Lạc Xuân, Lát, Loan, Thạnh Mỹ, Tu Tra.

Ngày 14-3-1979, chia huyện Đơn Dương thành 2 huyện: Đơn Dương và Lạc Dương, huyện còn lại 1 thị trấn Đơn Dương và 8 xã: Ka Đô, K'đơn, Lạc Lâm, Lạc Nghiệp, Lạc Xuân, Loan, Thạnh Mỹ, Tu Tra.

Ngày 28-3-1983, chia xã Loan thành hai xã lấy tên là xã Ninh Loan và xã Đà Loan.

Ngày 6-6-1986, chia xã Đà Loan thành hai xã lấy tên là xã Đà Loan và xã Tà Năng; chia xã Ninh Loan thành hai xã lấy tên là xã Ninh Loan và xã Tà Hine.

Ngày 24-10-1987, chuyển 4 xã: Đà Loan, Ninh Loan, Tà Hine và Tà Năng về huyện Đức Trọng quản lý; chuyển xã Thạnh Mỹ thành thị trấn Thạnh Mỹ, giải thể thị trấn Đơn Dương để thành lập 2 xã: Pró và Quảng Lập.

Ngày 15-9-1989, chuyển xã Lạc Nghiệp thành thị trấn D'ran.

Ngày 30-10-2000, thành lập xã Đạ Ròn trên cơ sở 3.349,3 ha diện tích tự nhiên và 9.133 nhân khẩu của thị trấn Thạnh Mỹ.

Từ đó, huyện Đơn Dương có 2 thị trấn và 8 xã, giữ ổn định đến nay.