以故国名县。据《说文解字》：“郯，东海县，帝少吴之后所封。从邑炎声。”应劭曰：“音谈”。氏族社会末期，境内已有人群定居。时境为“东夷”之地，太嗥氏为东夷一著名酋长，少嗥氏为黄帝族向东发展的一支，与夷族杂居于此，称“炎”地。周封炎族首领于此，称炎国，后演化为郯国。春秋时为郯国地，战国时期（约公元前414年）为越国所灭。秦置郯郡。后改称东海郡，置郯县，属徐州刺史部，为县、郡、刺史部治所。唐贞观六年撤县入下邳，元和年间置郯城县，不久又省入临沂。元末复置郯城县，明清之后县域有变，县名未易。
1994年11月10日，撤销杨集乡、黄山乡，设立杨集镇、黄山镇。1995年12月18日，撤销高峰头、庙山乡，设立高峰头镇、庙山镇。1996年初，郯城县面积1282平方千米，人口88.3万。辖9个镇、13个乡：郯城镇、马头镇、李庄镇、杨集镇、庙山镇、重坊镇、高峰头镇、黄山镇、褚墩镇、十里乡、大尚庄乡、归昌乡、归义乡、司家乡、花园乡、沙墩乡、红花乡、胜利乡、泉源乡、高册乡、港上乡、新村乡。县政府驻郯城镇。
1996年7月3日，撤销港上乡、沙墩乡，设立港上镇、沙墩镇（鲁政函民字[1996]32号）。1997年6月4日，司家乡更名为清泉乡（鲁政函民字[1997]25号）。至此，郯城县辖11个镇、11个乡。
2000年第五次人口普查，全县总人口972268人，其中：郯城镇109789人，马头镇47076人，重坊镇53543人，李庄镇49664人，措墩镇55078人，杨集镇49373人，黄山镇46965人，港上镇39835人，高峰头镇47396人，庙山镇43933人，沙墩镇46964人，胜利乡45645人，新村乡35176人，花园乡48083人，高册乡31709人，归昌乡36798人，红花乡36963人，大尚庄乡24627人，十里乡40131人，归义乡36131人，清泉乡9685人，泉源乡37704人。
2011年，将郯城县黄山镇、褚墩镇整建制划归罗庄区管辖；11月，撤销沙墩镇，并入李庄镇；撤销新村乡，并入重坊镇（设立新村银杏管理区）。调整后，郯城县总面积1189平方千米，辖1个街道、9个镇、3个乡：郯城街道、马头镇、重坊镇、李庄镇、杨集镇、港上镇、高峰头镇、庙山镇、红花镇、胜利镇、花园乡、归昌乡、泉源乡。
