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西汉高帝五年（公元前202），设桂阳郡，郡治郴县（今桂阳属郴县地），并在今桂阳县城设汉朝唯一的中央直辖县级行政机构 金官。王莽新朝始建国元年（9），改桂阳郡为南平郡，郡治迁耒阳，改名南平亭。
东汉建武十一年（35），南平郡复名桂阳郡，郡治返郴县。
三国时期，建安十三年（208），刘备遣赵子龙取桂阳郡。
西晋元康元年（291），桂阳郡属江州。
西晋永嘉二年（308），桂阳郡属湘州。
南朝时期，宋、齐、梁、陈皆封王于桂阳，桂阳郡称桂阳国。
东晋建武元年（317），首次拆郴县西部置平阳县、平阳郡、平阳县隶属平阳郡，
桂阳县建置始此。
隋开皇九年（589），平阳郡、平阳县俱废，再次并入郴县；同年，桂阳郡首次改为郴州，隶潭州总管府。
隋大业三年（607），郴州复称桂阳郡。
隋大业十三年（617），第二次拆郴县西部置平阳县，隶属桂阳郡。
唐武德四年（621），唐高祖封第五个女儿为桂阳公主。
唐武德五年（622），桂阳郡第二次改为郴州，隶潭州总管府。
唐武德七年（624），郴州第二次改桂阳郡。同年，平阳县第三次并入郴县。
唐武德八年（625），第三次拆郴县西部置平阳县，隶属桂阳郡；
唐神龙元年（705），唐中宗封章怀太子李贤第三子李守义为桂阳王。
唐开元二十二年（734），桂阳郡第三次改为郴州，属江南西道。
唐天宝元年（742），郴州第三次改为桂阳郡（称郴州桂阳郡）。
唐乾元元年（758），桂阳郡第四次改名为郴州，州治移至平阳县城，隶衡州防御使。
唐大历十年（775），代宗封其第五子李逾为郴王。
桂阳监唐贞元二十年（804），置桂阳监于平阳城，监不领县，掌矿冶铸铜钱。
唐元和十五年（820），郴州治所由平阳县返郴县。
唐天祐元年（904），郴州第四次改名桂阳郡；同年，撤平阳县并入桂阳监。桂阳监始由行政机构演变为行政实体，隶属桂阳郡。
后梁开平元年（907），桂阳郡第五次改为郴州。
后晋天福元年（936），桂阳监领临武县，隶楚国长沙府，自此
郴州桂阳分治
。后晋天福四年（939），废临武县入桂阳监。
后周广顺元年、南汉乾和九年（951），南汉取桂阳监。
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宋乾德元年（963），桂阳监归宋，隶湖南道；宋淳化四年（993），桂阳监隶江南西道；
宋至道三年（997），桂阳监隶湖南路安抚使；
宋元丰六年（1083），桂阳监隶荆湖南路。
宋景德二年（1005），蓝山县划入桂阳监。
宋天禧三年（1019），桂阳监境内复置平阳县，属桂阳监。
桂阳宋绍兴三年（1133），桂阳监改称桂阳军。
宋绍兴十年（1140年），复置临武县属桂阳军，领平阳、蓝山、临武三县，隶荆湖南路。
桂阳路元至元十四年（1277），桂阳军升桂阳路，属湖广行省湖南道宣慰司，领平阳、监武、蓝山三县及耒阳、常宁二州。
桂阳府明洪武元年（1368），桂阳路更为桂阳府，领平阳、临武二县和常宁、耒阳二州（蓝山县划入郴州府），隶湖广行省。
明洪武二年（1369），蓝山县复归桂阳府，常宁、耒阳复为县，度属衡州府。桂阳府领平阳、监武、蓝山三县。
州明洪武九年（1376），桂阳府降为桂阳县，省平阳县（平阳县建制自此废），隶湖广布政使司上湖南道衡州府；
明洪武十三年（1380），升桂阳县为桂阳州，领临武、蓝山二县。
明崇祯十二年（1639），析桂阳本州西南禾仓堡和临武县西北部分置嘉禾县，属桂阳州。
清康熙十七年（1678），吴三桂称帝衡州，避其讳改桂阳为南平州，次年（1679）复名桂阳州。
清雍正十年（1732），桂阳州升为直隶州，领临武、蓝山、嘉禾三县，隶衡永郴桂道。
桂阳县民国二年（1913），桂阳直隶州改为桂阳县，隶衡永郴桂道，民国三年（1914），桂阳县隶衡阳道，民国十一年（1922），桂阳县隶湖南省。
民国二十六年（1937）12月，设置湖南省第八行政督察区（专员驻郴县），二十九年（1940），改第八区为第三区（治郴县），桂阳县隶之，
至此郴州桂阳一体化
。1949年10月13日，桂阳县解放，隶湖南省郴县行政专员公署。
1952年，桂阳县改隶湘南行政公署。1954年7月，湘南行署易为郴县专区，桂阳县隶之。
1959年3月，新田县并入桂阳县。
1960年7月，郴县专区更名郴州专区，桂阳县隶之。1961年5月，恢复新田县，桂阳县仍属郴州专区。
1968年2月，桂阳县属郴州地区革命委员会，1979年3月，属湖南郴州地区行政公署。
1995年郴州地区行政公署易名为郴州市人民政府，桂阳县隶属郴州市。
撤县设市2014年1月13日，桂阳县人民政府主要领导到国家民政部汇报工作，民政部行政区划和地名管理司司长董华中表示将大力支持桂阳县撤县设市工作，他要求桂阳县进一步统一思想，坚定信心，抢抓机遇，做好撤县设市的各项准备工作。此次专程汇报标志着桂阳县改市工作取得了实质性进展。
2014年6月下旬，桂阳县委主要领导在省民政厅领导带领下向国家民政部专题汇报桂阳撤县设市工作，民政部同意桂阳启动撤县设市工作程序。
2014年8月12日，郴州市委常委会上通过了桂阳县以“桂阳州市”为撤县设市后新名称的请示。
2014年8月18日，桂阳县召开撤县设市社会风险评估会议，湖南省民政厅区划地名处处长艾天福参加会议。
2014年8月28日，郴州市第四届人民代表大会常务委员会第18次会议通过关于撤销桂阳县建立县级桂阳州市的决定。
