桃花源在夏、商两代属古族百濮。周朝时，楚国侵占百濮属地，将其改为黔中，桃花源即纳属黔中境内。
秦始皇统一六国后，桃花源仍属于黔中郡。
西汉初年改黔中郡为武陵郡，辖13个县，桃花源就在武陵郡的临沅县境内，当时叫乌头村。东汉从临沅县中析置沅南县，桃花源属沅南县。三国、两晋、南北朝，桃花源均属武陵郡沅南县。
南朝宋永初二年（421年），东晋大诗人陶渊明写下了千古杰作《桃花源诗并序》，描绘了一个没有纷争、没有剥削、没有压迫、丰衣足食、怡然自乐的理想王国——桃花源。之后，桃花源声名鹊起。隋朝废武陵郡改朗州，合临沅、沅南、汉寿3县为武陵县，桃花源属武陵县。
进入唐朝，桃花源得到了很好的保护与开发。桃花源以道观为主的建筑群已具一定规模。及至宋朝，桃花源得到更大的开发与修复，成为历史上的鼎盛时期。
北宋乾德元年（963年），朝廷把有名胜古迹桃花源的沅江中下游两岸地域从武陵县析出，另置一县，并以“桃源”为县名。其后不久，朗州改名为鼎州，桃源县及境内桃花源遂属鼎州。
南宋乾道元年（1165年），鼎州改为常德府，桃源县及所辖桃花源随之属常德府。
元代，桃花源因兵燹毁为一片废墟。
明清时期，桃花源时修时毁，时兴时废。[4]
1990年以来，桃花源开始了规模宏大的修复开发热潮。修复开发后的桃花源 ，有神话故乡桃仙岭、道教圣地桃源山、洞天福地桃花山、世外桃源秦人村四大景区近百个景点。
2015年初，通过采取闭门提质改造的方式，先后投入近100亿元，将桃花源旅游区的游览面积由原来的2平方千米扩大到了12平方千米，围绕挖掘文化内涵、完善产品体系、配套服务设施、提升服务质量、景区环境整治等展开了全方位的品质提升工程，配套完善了游客中心、生态停车场、AAA级旅游厕所、生态游步道、标识系统、智慧旅游系统等，创新建设了秦溪、秦谷、五柳小镇、桃花源古镇等一批新旅游产品；引入了《桃花源记》大型溪流漫游实景演出、寻梦桃花源梦幻场景剧场等一批文旅演艺产品；举办了桃花源文化旅游节、春耕开犁典礼、农民丰收节、擂茶文化节等一批文旅节庆活动；开发了鼎食文化宴、擂茶养生宴、桃花源生活系列文创等一批主题特色鲜明的文创新业态，极大的扭转了过去旅游供给侧乏力的局面，资源吸引力和市场影响力较之前有显著提升。[3]