夏商时，域内属古荆州之域；周时，属郧国地；春秋时，属楚地；战国时，楚置安陆县。

秦一统，分楚为4郡，安陆县属南郡。

两汉时分南郡置江夏郡(治所在今云梦县东南),辖安陆、西陵等 14县；三国时为魏吴边邑，初属魏，后属吴江夏郡。

南朝宋孝建元年(454年),分江夏郡立安陆郡(治所在今安陆市), 析安陆县东境、鄳县南境置孝昌县(今孝南区、孝昌县和大悟县部分区域),析安陆南境置应城县；南朝梁天监元年(502年),在南境汉江之滨置甑山县(今汉川市); 西魏大统十六年(550年),析安陆南境置云梦县。

隋初废诸郡，改安陆郡为安州，孝昌属荆州。炀帝初废安州，置荆州安陆郡，安陆、孝昌、应阳(605年改应城为应阳县)、云梦、应山等县属之。甑山县属沔阳郡。

唐武德四年(621年),改孝昌县置濃州及濃阳县，属安州。改甑山县为汊川县。贞观元年(627年),以安州属淮南道，安陆、孝昌、应阳、云梦、应山等县属之。元和三年(808年),省孝昌入云梦，汊川县属江南西道鄂州江夏郡。咸通年间(860—873年),复置孝昌县。

五代后唐同光二年(924年), 改孝昌县为孝感县，改应阳县为应 城县；汊川、孝感、应城等县均属安远军安州。

北宋建隆元年(960年),孝感、安陆、应山、应城、云梦等县属荆湖北路德安府；改汊川县为义川县(977年又改义川县为汉川县),属荆湖北路汉阳军。

元至元十六年(1279年),孝感、安陆、应城、云梦、应山等县属荆湖北路宣慰司德安府；汉川县属湖广行中书省汉阳府。

明洪武十三年(1380年),孝感、安陆、应城、云梦、应山等县属湖广布政使司德安府；汉川县属湖广布政使司汉阳府。

清康熙三年(1664年),分湖广为湖北、湖南二省，孝感、安陆、

应城、云梦、应山等县属湖北布政使司汉黄南道德安府；汉川县属湖 北布政使司汉阳府；雍正七年(1729 年),孝感县改属湖北布政使司汉 黄南道汉阳府。

民国元年(1912年),废府设道。孝感、汉川隶湖北省江汉道，应城、云梦、安陆属鄂东道。1913年，孝感改属鄂东道。1927年，废道。1932年，设行政督察区，孝感、安陆、云梦、应城、应山等县属湖北省第五行政督察区(1936年改属第三行政督察区)。汉川县属第六行政督察区(后改属第三、第四行政督察区)。1933年1月，析湖北省孝感县、黄陂县、黄安县以及河南省罗山县4县接壤区域设置礼山县(今大悟县), 属第四行政督察区(后改称第二行政督察区)。自此，孝感所辖区域行政建置基本成型。

1931年，共产党领导下的鄂豫皖特区(省)苏维埃政府成立，陂孝北县、安应县、云孝县、汉孝陂县、礼山县苏维埃政府相继建置。

1949年5月，湖北省委、省政府、湖北军区在孝感县花园镇成立； 孝感行政区专员公署(简称孝感专署)在礼山县河口镇成立，辖孝感  (今孝南区、孝昌县)、礼山(今大悟县)、应山(今随州市广水市)、安陆、 云梦、应城、黄陂(今武汉市黄陂区)、黄安(今黄冈市红安县)、随县(今随州市曾都区)9个县，辖区面积20971平方千米。

1949年10月1日中华人民共和国成立后，孝感行政区专员公署属湖北省人民政府派出机构。

1951年7月，沔阳专署所辖的汉川、汉阳两县划属孝感专署，同时设立应城矿区人民政府(县级),辖区面积23728平方千米。1952年1月，大冶专署所辖的咸宁、武昌、蒲圻、嘉鱼、崇阳、通山、通城7个县划属孝感专署。同年6月，随县划属襄阳专署。8月，撤销应城矿区人民政府。9月，黄安县更名为红安县划属黄冈专署；同时，经中南军政委员会批准，礼山县更名为大悟县。孝感专署辖咸宁、武昌、蒲圻、嘉鱼、 崇阳、通山、通城、孝感、云梦、应城、 安陆、应山、汉川、大悟、黄陂、汉阳共16个县，俗称“江南7县江北9县”,辖区面积26977平方千米。

1955年5月，孝感行政区专员公署更名为孝感专员公署。1959年11月，孝感专署撤销，所辖16个县并入武汉市。1961年4月，地市分治，恢复孝感专署。1965年7月，咸宁、武昌、蒲圻、嘉鱼、崇阳、通山、 通城7县划属新设置的咸宁专署， 孝感辖区面积14943平方千米。1966年8月，孝感专员公署更名东风专员公署。1968年1月，成立东风地区革命委员会。1969年3月，更名为孝感地区革命委员会。1970年5月，孝感专署改称孝感地区。1975年12月，汉阳县划属武汉市。1978年11月，撤销孝感地区革命委员会，建立孝感地区行政公署(简称孝感行署)。

1983年8月，黄陂县划属武汉市。同时，撤销孝感县，设县级孝感市。1986年5月，撤销应城县，设县级应城市。1987年9月，撤销安陆县，设县级安陆市。1988年10月，撤销应山县，设县级广水市。

1993年4月10日，国务院批准撤销孝感地区，设立地级孝感市，同时撤销县级孝感市，分设孝昌县和孝南区。1997年3月，撤销汉川县，设县级汉川市。2000年7月，广水市划属随州市。至2020年，孝感市辖孝南区，领导大悟、云梦、孝昌3个县，代管汉川、应城、安陆3个市，全市面积8904平方千米，约占湖北省总面积的4.8%。