春秋時，境域為魯季氏邑。

戰國時稱費國。

西漢置費縣，屬東海郡。

東漢，華縣入費縣屬兗州泰山郡。

魏、晉、南北朝時，均屬徐州瑯琊郡。

隋開皇年間廢郡，費縣屬沂州；大業年間改州為郡，費縣屬瑯琊郡；隋末，費縣因動亂廢。

唐武德四年（621），復置費縣，屬河南道沂州（瑯琊郡）；貞觀年間，廢顓臾縣入費縣，屬沂州。

宋時，屬京東東路沂州（瑯琊郡）。

金時，屬山東東路沂州。

元時，地方設行中書省，境域屬腹里山東益都路沂州。

明時，改行中書省為承宣布政使司（習慣仍稱行省），費縣先后屬山東承宣布政使司的青州府和兗州府沂州。

清雍正二年（1724年），沂州由散州改為直隸州，清雍正十二年，升為府，費縣屬山東省沂州府。

1914年，屬濟寧道。

1925年，改屬瑯琊。

1928年廢道，直屬山東省。

1936年，屬山東省第三行政督察區。

1940年，抗日民主政權以滋陽-臨沂公路為界析置費南、費北2縣，費南屬魯南行政區、費北屬魯中行政區。

1944年4月，原費縣分屬費北、費東、費南、溫和4縣。

1945年，合費南縣全部及費北縣一部分，置平邑縣。

1946年4月，溫河縣改為費縣，隸屬魯南行政區第一專區，費北、費東2縣合并置蒙山縣。

1948年1月，費縣屬魯南行政區第三專區。

1948年7月，費縣隸屬魯中南行政區第五專區。

1949年7月，屬臺棗專區。

1950年5月，劃屬臨沂專區。

1952年3月，撤銷蒙山縣；上冶、白埠、薛莊、諸滿、汪溝5區劃歸費縣。

1956年春，朱田區由平邑縣劃入費縣。

1967年，屬臨沂地區。

2003年5月，汪溝鎮石家莊、東石溝、西石溝、后社、三勝莊、永太莊、任家莊7村民委員會劃入蘭山區半程鎮。

2011年1月，汪溝鎮、方城鎮、新橋鎮劃歸蘭山區管轄，境域始成現狀。