夏（公元前21世纪—前16世纪），今沂南地属东夷。
商（公元前16世纪—前1027年），今沂南地属人方。
周（公元前1027—前221年），西周时期，今境西部属鲁国，东部属莒国。春秋时期，部分地域为齐之阳国。战国时期，楚灭莒、鲁后，今境交替为楚、齐所有。公元前223年，秦灭楚，今境东部属秦国，西部仍属齐国。
秦（公元前221—前206年），今境属琅邪郡莒县。
西汉（公元前206年—公元25年），今境大部地域属兖州城阳国：南为阳都县，北为东安县，东北部属莒县，西北部属卢县（“卢”一作“虑”）。此外，今双堠镇大部和青驼镇西部属兖州泰山郡华县7，今境南部和东部少数地域属徐州的琅邪郡、东海郡：蒲汪镇大部属新山县，葛沟镇南部属魏其县，青驼、砖埠两镇的南部属临沂县，葛沟镇西南部属开阳县。
东汉（公元25—220年），今境大部地域属徐州刺史部琅邪国，为阳都、东安、莒县、开阳、临沂等县地，少数地域属兖州刺史部泰山郡：西北部属盖县，西南部属费国（侯国，县级）。
三国·魏（220—265年），今境大部属徐州：南为琅邪国阳都县、临沂县地，北属东莞郡东安县；湖头、蒲汪一带属青州城阳郡莒县；西南部属兖州泰山郡费县、华县。
晋及十六国（265—420年），西晋，今境大部属徐州琅邪国：今境中心地区为阳都、东安两县地，南部少数地区属华县、费县、临沂县。东北部属青州城阳郡莒县。自327年始，先后属后赵、前燕、前秦、后燕、南燕等国，政区设置均沿用西晋制度。
南北朝（420—581年），南朝刘宋时，今境分属徐州东安郡发干县、东莞郡莒县、琅邪郡费县。北魏时，435年属东徐州东安郡发干县，东莞郡莒县，北徐州琅邪郡即丘县、临沂县、费县。大部地区为发干县地。498年（太和二十二年）东徐州改称南青州。今境大部地区于534年后属东魏南青州东莞郡，572年后属北齐南青州东安郡。
隋（581—618年），583年（开皇三年）废郡设州，今境分属莒州东莞县、莒县和沂州临沂县、费县。584年（开皇四年），东莞县改称东安县。596年（开皇十六年），东安县改称沂水县。607年（大业三年）改州为郡，现境属琅邪郡的沂水、临沂、莒县、费县。
唐（618—907年），621年（武德四年）置沂州，今境南部属之，分隶临沂、费县。次年，今境中心地区属莒州：大部属沂水县，东部属莒县。634年（贞观八年）撤销莒州，沂水县改属沂州（琅邪郡），东部随莒县改属密州（高密郡）。沂州、密州均属河南道。至德年间废道，今境属兖海观察使沂州。
五代（907—960年），政区建置基本上沿袭唐制。后梁、后唐、后晋、后汉、后周，今境均属沂州，为沂水等县地。
北宋（960—1127年），属京东东路。大半属沂州：今境中心地区属沂水县，南部属临沂县、费县。东部属密州莒县。
南宋（1127—1279年），1128年起，今境属金山东东路莒州（大部属沂水县，东部属莒县）和沂州（青驼一带属临沂县、费县）。1130年，金立刘裕为齐帝，今境属齐。1137年，刘裕被废，今境属金。1218年，红袄军一部的首领李全投南宋。次年，李全攻下青、莒等州，今境属南宋的京东路。1227年（宋宝庆三年），李全降蒙古，今境属元。
元（1206—1368年），1227年始，属中书省山东东西道宣慰司益都路莒州沂水县、莒县和沂州临沂县、费县：今境大半属沂水县，东部属莒县，南部属临沂县，青驼镇西部属费县。
明（1368—1644年），1368年（洪武元年），今境分属山东行中书省青州府莒州和济宁府沂州：大半属莒州沂水县，东部直属莒州，今青驼镇大部及砖埠镇南部直属沂州，青驼镇西部属沂州费县。1376年（洪武九年）山东行中书省改为山东承宣布政使司。沂州于1372年（洪武五年）改属济南府，1374年（洪武七年）改属青州府，1385年（洪武十八年）至明末属兖州府。
清（1644—1911年），清初，今境分属山东省青州府莒州和兖州府沂州。1724年（雍正二年），沂州升为直隶州。1734年（雍正十二年），沂州升为府，并设附郭兰山县，莒州及所领沂水、日照、蒙阴3县归沂州府。1735年（雍正十三年），降削莒州所领3县。至此，今境大半地域属沂水县，今湖头、蒲汪两镇及苏村镇的杨家官庄、姚家官庄，辛集镇的蔡家洼、高家屯、李家屯，葛沟镇的黄家屯属莒州，青驼镇大部及葛沟、砖埠、双堠3镇的部分村庄属兰山县，青驼镇西部属费县。
中华民国（1912—1949年），1912年（民国元年），行政区划沿袭清末旧制。1913年（民国2年），废府、州，沿用道制。今境属岱南道的沂水、莒县、兰山、费县。是年，兰山县改称临沂县。1914年（民国3年），岱南道改称济宁道。1925年（民国14年），今境属琅琊道。1928年（民国17年）裁道，各县直属山东省。1936年（民国25年），各县属山东省第三区行政督察专员公署。1937年（民国26年）卢沟桥事变后，分属第三行政督察区沂水、莒县、临沂及第十五行政督察区费县。1947年（民国36年），属第三行政督察区沂水、莒县、临沂、费县。1948年，今沂南全境解放。
1938年，中共中央派干部到山东省，开辟抗日革命根据地。1939—1949年，今境各地先后分别隶属于沂南、沂水（1942年8月—1949年8月改称沂中）、临沂、临费沂边联（先后改称沂临边联、沂临）、蒙阴、费东、沂东、莒县、莒中、莒临边联等10县。以下只介绍沂南县的建置沿革：1939年10月，建立中共南沂蒙县委。12月，建立南沂蒙联防办事处（相当于县政府）。1940年3月，南沂蒙联防办事处改称沂南行署，直属山东分局。1941年2月，属沂蒙专署。1942年6月，属鲁中区行政联合办事处。1944年5月，沂南行署改称沂南县抗日民主政府。1945年7月，属鲁中行署。1948年7月，属鲁中南行政公署第二专署。1949年3月，属鲁中南行政公署沂蒙专署。
中华人民共和国（1949年10月1日成立），1949年10月，属鲁中南行政公署沂蒙专署。1950年5月，属沂水专区。1953年8月，属临沂专区。1958年11月，沂南县撤销，辖区并入沂水、临沂、蒙阴、莒县等4县。1961年8月复置（7月国务院批准），属临沂专区。1967年属临沂地区。
1994年12月属临沂市。
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