据考古资料显示，在新石器早期，就有人类在孟州居住。裴李岗文化、仰韶文化、龙山文化在孟州较为广大的地区都有发现。
孟州在夏朝属孟涂氏封地，称孟涂国。在商、周时期为畿内地。周武王姬发伐纣，会八百诸侯于黄河北岸（今洛阳吉利区，1979年前为孟州辖地）渡口因谓之盟津，又称富平津。周初这里称“盟”称“向”。
秦属三川郡北境，为河雍县的一部分。汉武帝元封五年（前106年）分天下为十三部，始称河阳县，隶河内郡。其后近千年中数次易名，称河亭县、大基县、谷旦县、盟州等。唐武宗会昌三年（843年），升河阳为孟州，领河阳、济源、温、汜水、河阴五县为属邑，隶河北道。明洪武初，仍为孟州，领温、济源二县。洪武十年（1377年）改州为县，始称孟县。
1945年9月4日，孟县第一次解放，1947年7月7日最后一次解放。1996年5月20日，经国务院批准，孟县撤县建市，设立孟州市，所辖区域不变。
