據考古資料顯示，在新石器早期，就有人類在孟州居住。裴李崗文化、仰韶文化、龍山文化在孟州較為廣大的地區都有發現。

孟州在夏朝屬孟涂氏封地，稱孟涂國。在商、周時期為畿內地。周武王姬發伐紂，會八百諸侯于黃河北岸（今洛陽吉利區，1979年前為孟州轄地）渡口因謂之盟津，又稱富平津。周初這里稱“盟”稱“向”。

秦屬三川郡北境，為河雍縣的一部分。漢武帝元封五年（前106年）分天下為十三部，始稱河陽縣，隸河內郡。其后近千年中數次易名，稱河亭縣、大基縣、谷旦縣、盟州等。唐武宗會昌三年（843年），升河陽為孟州，領河陽、濟源、溫、汜水、河陰五縣為屬邑，隸河北道。明洪武初，仍為孟州，領溫、濟源二縣。洪武十年（1377年）改州為縣，始稱孟縣。

1945年9月4日，孟縣第一次解放，1947年7月7日最后一次解放。1996年5月20日，經國務院批準，孟縣撤縣建市，設立孟州市，所轄區域不變。