上古為東夷昊族(太昊、少昊族裔)建立的有仍氏部落方國，夏相失國后，少康母有仍氏生少康于此，少康中興后，約公元前2000年夏少康時，封此地為任國，史稱“夏后氏之任國”。
商為任、薛、奄等國地。西周、春秋大部屬魯、局部屬薛。秦置薛郡，治魯縣(今曲阜)。秦稱任城縣。
西漢為魯國;又析原薛郡西部地入東平國與山陽郡，市境西部分置之。東漢析東平國置任城國，治任城(今濟寧東南仲家淺)。三國魏、晉因之。北魏徙任城縣治今濟寧。北齊徙任城郡治魯縣，徙高平郡治任城縣。
隋二郡俱廢，改置魯郡，治瑕丘(今兗州)。唐武德五年(公元622年)改郡為兗州。五代后周廣順二年(952年)析兗州、鄆州置濟州，治巨野。任城縣屬濟州。北宋仍之。金朝天德二年(1150年)遷濟州治所于任城。后或在任城或在巨野幾經變遷，終因任城地勢高亢可防水患，遂得安寧，而于元朝至正八年(1348年)路治徙定治于此，是為“濟寧”正式得名之由來。明洪武元年(1368年)改濟寧路為府，仍治任城。后降濟寧府為州，任城遂廢名入濟寧州。清雍正二年(1724年)改為直隸州，領三縣直屬山東省。
1913年濟寧州廢為濟寧縣，屬岱南道(次年更名濟寧道)。
1913年改直隸州為濟寧縣，先后屬岱南道、濟寧道等，至抗戰勝利后，屬第二督察專員公署。
1925年屬兗濟道，為道治所。1928年廢道屬省。
1936年屬第一行政督察區，專署駐此。
1938年濟寧淪陷，屬偽山東省公署魯西道，專署駐此。
1940年屬偽山東省公署兗濟道，專署駐此。
1946年1月濟寧第一次解放，以城區和郊區劃為濟寧市。同年9月被國民黨軍隊占領，又復為縣。
1948年7月重獲解放，仍稱濟寧市。
1949年分屬于魯中南行署的尼山、臺棗兩個專區。
1950年行署撤銷后，尼山、臺棗兩專區合并為滕縣專區。
1950年降為縣級市，屬滕縣專區。1953年專署遷濟寧市，改稱濟寧專區。
1953年滕縣專區與湖西專區合并，改為濟寧專區，轄十四個縣市。
1958年曾與菏澤合并。
1959年濟寧、菏澤兩個專區又在原來的基礎上分開。
1961年嶧縣改為棗莊市，歸省直屬。
1967年更名濟寧地區。
1978年又將滕縣劃歸棗莊市。
1983年10月濟寧地區撤銷，濟寧市升為省轄地級市，撤濟寧縣置市郊區，原濟寧市改為市中區;撤銷濟寧縣，將其轄區并入濟寧市。濟寧地區的兗州、曲阜、鄒縣、嘉祥、金鄉、魚臺、微山等7個縣劃歸濟寧市;原濟寧地區的汶上、泗水2縣劃歸泰安地區。
1985年3月22日，國務院批準將汶上縣、泗水縣歸還濟寧市管轄。
1986年6月，經國務院批準，撤銷曲阜縣，設立曲阜市。
1989年12月2日，國務院批準將菏澤地區的梁山縣劃歸濟寧市管轄。
1990年1月1日，嘉祥縣的核桃園鄉劃歸巨野縣管轄。
1992年3月1日，撤銷兗州縣，設立兗州市。
1992年10月4日，撤銷鄒縣，設立鄒城市。
1992年5月，批準設立濟寧市省級高新區。
1993年12月14日，濟寧市郊區更名為濟寧市任城區。
1996年，市區兩級政府又投資5000余萬元，加強北湖的基礎設施建設，環湖內堤全部砌石，修筑了12公里的環湖公路，修筑加固了8個湖心島，開挖10余條航道，新設了“蘆葦蕩迷宮”等一批新景點，完成了環湖以及通向湖心島的電力、郵電通訊工程。第二期“旅游度假區”、“運河文化景觀”等即將開工。
2008年2月，批準設立濟寧北湖新區，規劃總面積約97平方公里，轄區面積57平方公里，下轄1個街辦、28個村居、近4萬人，賦予“特區特管、先行先試”的權力。
2008年9月，調整兩區行政區劃：以洸河路為界，東起琵琶山路，沿洸河路西至環城西路，沿金城街道與古槐街道邊界及金城街道與濟陽街道邊界至太白樓西路西至梁濟運河。此線以南劃歸市中區，此線以北劃歸任城區。
2010年7月，調整部分鄉鎮行政區劃。
2011年，濟寧高新區升級為國家高新技術產業開發區。
2011年9月，北湖景區正式向公眾免費開放。
2011年9月，調整部分鄉鎮行政區劃。
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