春秋戰(zhàn)國時期，本地先屬吳國，周元王三年（公元前473）越滅吳，屬越。越退回江南，復屬楚。秦始皇二十六年（公元前221）本地為廣陵、東陽二縣地，屬九江郡。兩漢時期，本地為廣陵、高郵二縣之地，部分境域屬江都縣。廣陵、高郵先后隸屬于荊國、吳國、江都國、廣陵國、泗水國、廣陵郡。三國時期，高郵、江都縣廢，本地屬廣陵縣，仍隸廣陵郡。晉武帝太康元年（公元280）高郵縣復立，本地仍為廣陵、高郵二縣地，隸廣陵郡。

　　南北朝時期，境內出現僑置郡縣。宋孝武帝大明五年（公元461）于石梁僑置沛郡（即南沛郡）及沛縣。蕭梁時期，沛郡、沛縣廢，于石梁僑置涇州，領涇城（治石梁）、東陽二郡。侯景篡梁時一度改涇州為淮州。陳廢涇州并涇城、東陽二郡，仍于石梁僑置沛郡，領沛縣、橫山縣，隸徐州。北周時期，改沛郡為石梁郡，改沛縣為石梁縣。除屬沛郡及沛縣、涇州及涇城外，南北朝時期本地部分境域仍屬高郵。
　隋文帝開皇初，石梁郡廢。隋煬帝大業(yè)年間，將石梁縣改為永�？h。永�？h廢后，其地歸六合。唐五德七年（公元624）析地置石梁縣，屬方州。貞觀元年（公元627），石梁縣廢，其地入六合。
　　天長正式置縣是唐玄宗天寶元年（公元742）。開元十七年（公元729），為紀念玄宗李隆基生日，將每年的八月五日定為千秋節(jié)，并于天寶元年（公元742）“割江都、六合、高郵三縣地置千秋縣”。天寶七年，改千秋節(jié)為天長節(jié)，千秋縣隨之易名天長縣，屬淮南道揚州。天長縣的規(guī)模自此確定后，歷朝無大變化。唐天復二年（公元902），楊行密建立吳國，天長屬吳國范圍。

　　南唐升元元年（公元937），吳亡，天長地方屬南唐，設為建武軍。南唐保大十五年（公元957），割六合、天長置雄州。未幾，以六合還隸揚州，以天長為雄州。后周顯德五年（公元958），南唐獻江北泗、滁、濠等14州予后周，天長（雄洲）一帶在內。

　　宋開寶八年（公元975），將雄州改為天長軍，兼領天長縣，屬淮南路揚州。至道二年（公元996）軍廢，復為縣。熙寧五年（公元1072）后，天長隸于淮南東路揚州。建炎元年（公元1127）為天長軍。紹興元年（公元1131）降為縣，紹興十一年復升為軍，次年仍為天長縣，改屬招信軍，屬淮南東路。后入金，紹定四年（公元1231）為南宋收復，仍屬淮南東路招信軍。

　　元設天長縣。至元十四年（公元1277）屬招信路，次年屬臨淮府，至元二十年屬淮安路臨淮府，至元二十七年臨淮府廢，改屬淮安路泗州。元至正二十七年（公元1367）天長屬臨濠府泗州。
　　明設天長縣。洪武二年（公元1369）屬中書省直隸泗州，洪武四年屬臨濠府泗州，洪武六年屬中立府泗州，洪武七年屬鳳陽府泗州。

　　清設天長縣。雍正二年（公元1724）前屬鳳陽府泗州，雍正三年泗州生為直隸州。泗州在順治二年（公元1645）后屬江南省，康熙六年（公元1667）后屬安徽省。

　　中華民國設天長縣。民國元年（公元1912）4月廢泗州，民國3年6月劃天長縣屬安徽省淮泗道，民國17年8月廢道，天長縣直隸安徽省。民國21年劃屬安徽省第五行政督察區(qū)。民國30年劃屬安徽省第九行政督察區(qū)，民國33年由第五行政督察區(qū)代管。

　　民國27年12月天長縣城被日軍占領，民國29年4月天長縣抗日民主政府在銅城鎮(zhèn)成立，屬皖東津浦路東各縣人民抗敵聯防委員會辦事處。民國32年2月，天長縣與高郵縣合并成立天高縣，民國33年9月天高辦事處分為天長、高郵兩縣，民國34年4月又合并為天高縣，民國34年11月再度分設。其間天長（天高）縣均屬淮南蘇皖邊區(qū)津浦路東專員公署（民國34年11月改稱華中蘇皖邊區(qū)第三行政區(qū)公署)

     抗日戰(zhàn)爭勝利后，為紀念新四軍副軍長羅炳輝將軍建立淮南抗日根據地的功績，蘇皖邊區(qū)政府于民國35年6月29日將天長縣改為炳輝縣。同年7月，國民黨軍隊占領縣城，仍稱天長縣。

　　民國36年，共產黨領導下的天長縣政府恢復，民國37年4月與高郵合并為天高縣政府，12月18日又改稱炳輝縣，隸屬江淮一分區(qū)專員公署。

　　民國38年1月天長解放，原高寶縣所屬地域從炳輝縣中劃出，4月炳輝縣劃屬皖北第一區(qū)專員公署（6月改屬皖北區(qū)滁縣專員公署）。

　　1949年10月1日中華人民共和國成立后，仍為炳輝縣，屬皖北區(qū)滁縣分區(qū)專員公署，1952年4月12日屬安徽省滁縣專區(qū)，1956年1月12日屬安徽省蚌埠專區(qū)。1959年12月5日，國務院決定改炳輝縣為天長縣，次年1月5日，本縣改稱天長縣，1961年3月復屬安徽省滁縣專區(qū)。1971年3月29日屬安徽省滁縣地區(qū)。1992年撤區(qū)并鄉(xiāng)，1993年12月經國務院批準撤縣設市。2001年底，36個鄉(xiāng)鎮(zhèn)合并為28個鄉(xiāng)鎮(zhèn)(街道辦事處)，2007年合并為14個鎮(zhèn)、1個街道辦事處。