考古發現，6萬年前的舊石器時代，永吉地區就有人類活動。周秦時期，永吉地區居住滿族的祖先肅慎人。西漢元封三年（前108年）在東北設置玄菟等郡，永吉屬玄菟郡上殷臺縣。西漢到隋、唐時期肅慎人改稱挹婁、勿吉、靺鞨。唐初，永吉為粟末靺鞨部轄地；唐寶應元年（762年）永吉屬渤海國涑州屬地。遼代乾亨四年（982年）到11世紀末時，永吉屬遼東京道涑州地。金代承安三年（1198年）至天興二年（1233年）屬咸平路咸平府（今開原老城鎮）玉山縣（今開原東）地。元代太宗五年（1233年），永吉屬開元路咸平府管轄。明初，永吉屬奴兒干都司，中期屬海西女真烏拉部，后期歸屬建州女真為后金領地。清代，順治元年（1644年），永吉屬盛京管轄。順治十年（1653年）至光緒三十三年（1907年），永吉屬寧古塔昂邦章京、寧古塔將軍、吉林將軍轄地。雍正五年（1727年）設永吉州，州治所在吉林城。乾隆十二年（1747年），改永吉州為吉林廳；光緒七年（1882年），吉林廳升為吉林直隸廳，次年又升為吉林府。1913年，中華民國改吉林府為吉林縣。1929年，改吉林縣為永吉縣，歸屬中華民國吉林省管轄。省會吉林城未設市政，省城內設區（昌邑、船營、通天、朝陽、德勝、興隆等），由永吉縣管轄。1936年，省城設市政，永吉縣始不代管吉林省城區政，但縣城仍設在吉林。東北淪陷時期，永吉縣直屬日偽吉林省政府。1941年，永吉縣因為與延吉縣的日語語音相近，更名吉林縣。1945年東北光復后，恢復永吉縣的稱謂。

1945年12月，永吉縣民主政府接管縣政權，縣機關設在吉林市永吉胡同北。1946年2月，縣民主政府遷至口前。5月28日，東北民主聯軍實行戰略轉移，永吉形成一分為二的局面。一部分由永吉保安團從駐地烏拉街轉移到缸窯。 1947年2月，吉北專員公署決定成立永北縣，縣機關設在缸窯。11月4日移駐烏拉街。一部分由駐口前的縣委、縣民主政府率領轉移到樺甸縣南境。10月在蒙江縣（今靖宇縣）那爾轟成立樺南辦事處，屬于吉林省吉南專員公署。1947年8月經吉南專員公署批準，在雙河鎮成立永南縣政府。10月，縣機關由遷至口前。 

1948年3月9日，永吉全境解放，永南縣政府遷回吉林市。同年7月15日吉林省政府決定，將永南、永北兩縣仍合并為永吉縣，直屬吉林省政府?？h機關設在吉林市原址。 

1949年中華人民共和國建立后，永吉仍為吉林省直屬縣。同年1月，進行區劃調整，撤銷豐滿區，增設大蘭旗區，全縣設16個區。1952年1月，省政府批復將大蘭旗區的腰屯等9個村劃歸吉林市；3月，將口前區的二道河等5個村、大綏河的張三等4個村及原大蘭旗區的南三家子等3個村組建二道河區。1955年6月，省人委批復將江密峰區的夏漢溝、李家、柳樹，二道河區的張三，大綏河區的虎牛溝，九站區的九站街、頭臺子、炮手、二道嶺，烏拉街區的九座廟、安達木等11個村（街）劃歸吉林市。因九站街（村）劃歸吉林市，九站區政府移駐孤店子區。1958年5月，省人委決定將孤店子鄉劃歸吉林市。9月27日，吉林省人委決定，永吉縣隸屬于吉林市管轄的吉林行政區。1959年10月，省人委決定將大綏河公社12個管理區，口前公社的三家子管理區和烏拉街公社的三臺子、四臺子、新立、金剛、金珠、四間、南蘭、南崗、興隆等11個管理區劃歸吉林市。12月，將五里河公社原旺起鄉和口前公社原二道河鄉劃歸吉林市。1963年5月，吉林市將原永吉縣的旺起、大綏河兩個公社劃歸永吉縣管理。1966年2月，市、地分設，成立永吉專區，永吉縣屬于永吉專區管轄。1968年7月28日，成立永吉縣革命委員會。1969年6月6日市地合并，撤銷永吉專區，永吉縣隸屬于吉林市革命委員會。1970年2月19日，經吉林省革命委員會批準，縣機關移駐口前，結束240多年設治吉林城附郭縣的歷史。1980年11月，撤銷永吉縣革命委員會，成立永吉縣人民政府，隸屬于吉林市人民政府。1992年3月，經國務院批準，旺起鎮劃歸吉林市豐滿區管理。2000年1月，經吉林省政府批準，將永吉縣江密峰、楊木、缸窯、大口欽、烏拉街、土城子、兩家子、樺皮廠、河灣子、太平、搜登站、大綏河等12個鄉鎮劃歸吉林市管轄，永吉縣行政建制不變，隸屬于吉林市人民政府。