广南县因昔为广南西路宣抚司属境，其地又当广西直隶州之南，故名。境域古属“西南夷”的一部分，公元前三世纪境内九个句町部族组成句町国。西汉元鼎六年（前110）置郡，在广南、富宁及右江上游设句町县。东汉属益州郡句町县。三国蜀汉属益州兴古郡句町县。西晋至南朝梁属宁州兴古郡。北朝周属南宁州。隋属南宁州总管府。唐初隶南宁州都督府，唐中叶隶岭南道邕州为僚子部；宋为特磨道属广南西路（今广南、富宁和滇东南）。元至元年间置广南西路宣抚司，改属云南行省，后改置广南西路宣慰司；至元十三年（1276）置富州、安宁州、罗佐州，属广南路。
明洪武十五年（1382）改置广南府，属云南布政司，裁罗佐州、安宁州入富州。另设广南卫属云南都司。崇祯六年（1633）广西故上林司西地划入广南府。清沿明制，设广南府，下辖富州；另设广南卫。顺治十八年（1661），改土归流。康熙七年（1668）裁广南卫。康熙八年（1669）裁广西府属维摩州，析维摩乡地入广南府。雍正八年（1730）7月，广南府属迤东道。乾隆元年（1736）10月，置府之附郭宝宁县。光绪十三年（1887），置临安开广道（治蒙自县），广南府属之。至清末，广南府辖富州、宝宁县。
民国2年（1913），废府留县，将宝宁县改为广南县，隶蒙自道。民国18年（1929），废道改为云南省直隶。民国22年（1933）6月，由文山县江那县佐、广南县的小维摩县佐析置合并砚山设治局。民国31年（1942）属云南省第二行政督察区（驻文山县）。民国37年（1948）属云南省第四行政督察区（驻砚山县）。1950年广南县属文山专区。1957年5月24日，国务院全体会议第49次会议决定设置文山僮族苗族自治州（1965年10月12日国务院批复：文山僮族苗族自治州改为文山壮族苗族自治州），广南县属文山州。
民国33年（1944）6月，广南县为一等县，总面积11640平方千米，总户数28112户，总人口130909人，其中男性64019人、女性66890人，全县辖1镇、13乡；140保、1867甲。
1996年，广南县面积7810平方千米，人口约68.9万人。辖6个镇、14个乡：莲城镇、八宝镇、南屏镇、珠街镇、那洒镇、珠林镇、那伦乡、董堡乡、旧莫乡、杨柳井乡、板蚌乡、曙光乡、黑支果乡、篆角乡、五珠乡、者兔乡、者太乡、底圩乡、阿科乡、八达乡。县政府驻莲城镇。
2000年第五次人口普查，广南县常住总人口730376人，其中：莲城镇67134人，八宝镇66749人，南屏镇40198人，珠街镇35241人，那洒镇48010人，珠琳镇61121人，那伦乡15147人，董堡乡19993人，旧莫乡55681人，杨柳井乡35725人，板蚌乡14033人，曙光乡28485人，黑支果乡46183人，篆角乡23509人，五珠乡26787人，者兔乡35167人，者太乡18585人，底圩乡30073人，阿科乡29043人，八达乡33512人。
2005年末全县总人口75.7万人，其中农业人口71.7万人，占总人口的94.59％，少数民族人口占总人口的62％，壮族占总人口的42.7%。
2006年，撤销那伦乡，其行政区域并入莲城镇，镇政府驻地不变；撤销阿科乡和八达乡，设立坝美镇，新设立的坝美镇管辖原阿科乡和八达乡管辖的行政区域范围，镇政府驻原阿科乡政府驻地（省政府2006年3月16日批准）。
2006年，全县总面积7983平方千米，总人口75.72万人。辖7个镇、11个乡：莲城镇、八宝镇、南屏镇、珠街镇、那洒镇、珠琳镇、坝美镇、董堡乡、旧莫乡、杨柳井乡、板蚌乡、曙光乡、黑支果乡、篆角乡、五珠乡、者兔乡、者太乡、底圩乡。共有167个行政村、7个社区，2958个自然村。堂上农场、石山农场在辖区内。
2010年第六次人口普查，广南县常住总人口787449人，其中：莲城镇101221人，八宝镇70665人，南屏镇41971人，珠街镇40623人，那洒镇50899人，珠琳镇63314人，坝美镇64188人，董堡乡20903人，旧莫乡59191人，杨柳井乡36533人，板蚌乡14812人，曙光乡32601人，黑支果乡51404人，篆角乡22197人，五珠乡26387人，者兔乡37526人，者太乡17781人，底圩乡35233人。
2014年，八宝镇、珠琳镇被列为全国重点镇。
