境內地名婁星區的傳說此處為天體28星宿中的“婁星”和“氏星”相會爭耀之地，故名。
婁底境域春秋戰國時期屬楚國。秦置湘南縣，轄今雙峰、漣源部分地域，屬長沙郡。西漢屬長沙國。漢高祖五年（公元前202年）置連道，轄今雙峰縣測水以西至漣源市藍田等地。西漢建平四年（公元前3年），析湘南縣置湘鄉縣，連雙峰、漣源大部分和婁底等縣市，屬長沙郡。
三國時分屬衡陽郡、昭陵郡。吳寶鼎元年（266），析昭陵郡置高平縣，今新化縣西部屬之。西晉、東晉、南朝（宋、齊、梁、陳）分屬邵陵郡。隋屬長沙郡。唐、五代、宋朝分屬潭州、邵州。宋熙寧五年（1072），建置新化縣。元代，分屬天臨路、寶慶路。明分屬長沙府、寶慶府。清同明屬。新化縣成為婁底境內最早的建制縣，在宋代隸屬邵陽郡，元代屬寶慶路，明清屬寶慶府。婁底境內的其他縣市，雙峰一帶，秦時屬長沙郡的湘南縣，漢代以後長期屬湘鄉縣地。漣源一帶，秦至東晉時大部分地域分屬湘南、連道、湘鄉、昭陵等縣，北宋以後，其全部地域便長期分屬湘鄉、邵陽、安化、新化四縣。婁星區一帶從漢代開始，就一直為湘鄉轄地。冷水江一帶在宋以前屬“梅山蠻”地，宋以後長期屬新化縣地。
民國元年（1912），屬長寶道，民國3年，改為湘江道。民國十一年（1922）取消道制直屬湖南省。民國二十九年（1940），分屬湖南省第五、第六行政督察區。1949年，新中國成立初期，境域隸屬益陽專區和邵陽專區。1950年6月，設立錫礦山礦區（縣級），直屬邵陽專區；1951年8月，籌建漣源縣、雙峰縣。1952年2月，經國務院批准，湘鄉、安化、邵陽、新化4縣部分行政區域置雙峰縣、藍田縣（7月更名漣源縣）。11月，兩縣劃屬邵陽專區。同年8月，撤銷錫礦山礦區，劃歸新化縣管轄。1960年2月，設立婁底市和冷水江市，隸屬邵陽專區。1962年10月，撤銷冷水江市和婁底市，分別併入新化縣和漣源縣。1969年10月，國務院批准恢復冷水江市。
1977年9月，經國務院批准，將邵陽地區析置漣源、邵陽兩個地區。漣源地區轄新化、新邵、邵東、雙峰、漣源5縣和冷水江市，地區機關駐婁底鎮。同年11月，成立漣源地區革命委員會，1979年3月，改稱漣源地區行政公署。1980年7月，國務院批准恢復婁底市，將漣源縣的婁底鎮和杉山公社的東風、民福大隊及西陽公社的方石、水洋大隊、百畝公社的思塘大隊劃入該市行政區域。1982年12月，漣源地區更名為婁底地區。1983年2月8日，國務院批覆撤銷婁底地區的婁底市和雙峰、漣源縣劃歸湘潭市管轄；冷水江市和邵東、新邵、新化縣劃歸邵陽市管轄；撤銷婁底市，改設為湘潭市婁底區（縣級）；撤銷冷水江市和邵東、新邵、新化縣劃歸邵陽市管轄；撤銷冷水江市，改設為邵陽市冷水江區（縣級）。實際並未實施，婁底地區名撤實存。同年7月13日，國務院批准恢復婁底地區及其行政公署，原所轄邵東、新邵兩縣劃歸邵陽市管轄，婁底市、冷水江市、雙峰縣、漣源縣、新化縣歸婁底地區管轄。1987年6月，國務院批准撤銷漣源縣，設立漣源市，所轄行政區域不變。1999年1月，經國務院批准，婁底撤地設市，原縣級婁底市改名為婁星區。所轄婁星區、漣源市、冷水江市、雙峰縣、新化縣行政區劃不變。
截至2017年7月，婁底市共下轄一區兩市兩縣，政府駐地婁星區。
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