双牌县前身为1964年析零陵县（现零陵区）、道县、宁远县部分地域所设立的潇水林区管理局，1969年12月16日，经国务院批准，撤销潇水林区管理局，设立双牌县，以原潇水林区管理局的行政区域为双牌县的行政区域。

1978年，双牌县的行政区域部分调整：何仙观人民公社、国营大庙头林场划归零陵县，国营桥头、月岩林场划归道县，荒塘、白云山林场划归宁远县；零陵县五里牌人民公社，道县理家坪人民公社和车头人民公社的双丰大队划入双牌县。

1986年，芝山区（现零陵区）的平福头乡划入双牌县。

1994年，撤销五里牌乡建立五里牌镇。

1995年9月，蔡里口乡并入何家洞乡，林江乡并入上梧江瑶族乡，城关镇易名泷泊镇。2012年，以五星岭林场管辖范围设立五星岭乡，以打鼓坪林场管辖范围设立打鼓坪乡。