临沂历史悠久，是中华文明的重要发祥地之一。早在四、五十万年以前，人类的祖先就在这块土地上创造了远古文明。二十万年以前的旧石器时代早期的文化遗存在境内有多处发现使用文字符号，现沂河和沭河流域发现的近百处细石器文化遗存，是一、二万年前的人类所创造。早在5000年以前，这里的人类就开始掌握了酿酒技术，使用砭石治病等。商朝时期，这块土地上就丰存过郯、莒、费诸方国。周灭商后，鲁国和齐国是周王朝控制东方的重要支柱 ,临沂地域除分属齐、鲁等国外，见于《春秋》的还有颛、阳、向、莒、郯、根牟、於馀丘、杞等国。 春秋时期，除上述古国外，见于《春秋》 的有启阳、中丘、祝丘、费、防、台、东阳、武城、丘舆、向、次室、蒙、郓、堂阜、盖、艾、纪障、密、鄢陵等20个。这些大城邑的出现，是经济文化发达的标志。战国时期，域内诸封国先后为齐、楚所兼并，至战国末期，南部属楚，北部属齐。

秦朝统一，地方实行郡县制，全国分为三十六郡，临沂地域属琅琊郡和郯郡。西汉时，郡国并行。临沂地域分属徐州之琅琊国、东海郡、城阳国和兖州之泰山郡。东汉承西汉制度，分属徐州之利城郡、东海郡、琅琊郡、琅琊国和兖州之泰山郡、东莞郡、东安郡和城阳国。三国时期，属魏国。至魏末，分属东海国、琅琊国、东莞郡、泰山郡。西晋时期，分属徐州之琅琊国、东海郡、兰陵郡、东莞郡、兖州之泰山郡。晋室南渡后，地域先后属于后赵、东晋、前燕、后燕、南燕、前秦和北魏。隋朝分属沂州（琅琊郡）泗州（下邳郡）、密州（高州郡）、海州（东州郡）、徐州（彭城郡）。唐朝分属沂州（琅琊郡）、密州（高密郡）、徐州（彭城郡）。宋朝分属沂州（琅琊郡）、密州（高密郡）、淮郡军等。宋室南渡后，分属于金朝山东东路的沂州、莒州、邳州、泰安州。元朝分属兖州府和青州府。清初因之，清雍正十二年（1734年）升沂州为府，置附郭兰山县，降莒州为散州。属沂州府。有兰山、郯城、费县、沂水、蒙阴、日照、莒州6县１州。中华民国成立后，废府撤州，实行省、道、县三级制。1913年撤销沂州府，改莒州为莒县。1914年分山东省为４道，改兰山县为临沂县，临沂地域分属济宁道和胶东道。1918年撤销。1936 年划为山东省第三行政督察专员公署。

抗日战争时期，这里是中国共产党创建的抗日根据地。1940年8月，在沂南县青驼寺成立山东省战时工作推行委员会。1943年9月改为山东省战时行政委员会。1945年8月在莒南县大店镇成立山东省政府。在抗日战争时期，这里相继建立过30多个县级和县级以上政权机构。其中属于县级的政权组织，一般称抗日民主政府，也有一些称作行署或办事处。这些县级政权组织，都独立的发挥县级政府的作用，分属鲁中、鲁南、滨海3个行政区。解放战争时期，行政区划层次仍沿袭抗日战争时期，只是对区划作了某些调整。1948年7月，鲁中、鲁南、滨海三个行政区合并为鲁中南行政区，设鲁中南行政公署（驻临沂城），下辖7个专区，49个县。至1949年10月1日，临沂地域分属沂蒙、尼山、台枣、滨海4个专区。

中华人民共和国成立后，继续对行政区划进行调整。1950年5月，鲁中南行政区撤销。以沂蒙专区为基础，成立沂水专区，辖9县。以滨海专区为基础，成立临沂专区，辖9县。1953年1月将原属临沂专区的赣榆、东海、邳县、新县海连市划归江苏省。1953年7月，沂水专区撤销，除日照县划归胶州专区外，所辖其余各县皆划归临沂专区，同时，原属滕县专区的平邑县亦并入临沂专区。1956年3月，日照县划归临沂专区。至1961年4月，临沂专区辖临沂、郯城、苍山、临沭、莒南、沂南、沂水、沂源、蒙阴、平邑、费县、日照、莒县13个县市。1989年6月12日，国务院确定，日照市升格为地级市。12月2日，国务院确定，沂源县划归淄博市管辖。1992年1月，莒县划归为日照市管辖。至此，临沂地区辖临沂、郯城、苍山、莒南、沂水、蒙阴、平邑、费县、沂南、临沭10个县市。1994年12月，国务院批准撤销临沂地区和县级临沂市，设立地级临沂市。原市级临沂市分为兰山、河东、罗庄3个县级行政区。地级临沂市辖兰山、罗庄、河东3区和郯城、苍山、莒南、沂水、沂南、平邑、费县、蒙阴、临沭9县。2014年1月8日，经国务院批准，苍山县更名为兰陵县。

临沂市有着光辉灿烂的历史文化。闻名中外的汉代帛画和《孙子兵法》、《孙膑兵法》竹简等，就出土在临沂市银雀山下。我国许多历史文化名人，如春秋时期的曾子、子路，战国时期的荀况，东汉珠算发明家刘洪，西汉经学家匡衡，三国时期著名军事家诸葛亮，东晋书圣王羲之，南北朝文艺批评家刘勰，唐代书法家颜真卿、颜杲卿等，有的出生于此，有的在这里生活过，都留下了难以湮灭的印迹。清末，著名的鲁南幅军配合太平军、捻军作战，反抗清王朝的腐朽统治，坚持斗争长达15年之久，涌现出刘淑愈、孙化祥等著名的农民起义军首领。中国共产党诞生后，沂蒙山区是山东最早建立中国共产党组织的地区之一。早在建党初期，党的创始人之一王尽美就在沂蒙山区播下了革命的种子。30年代，中共地方党组织领导的著名的苍山暴动、日照暴动、龙须崮暴动、沂水暴动等，显示了共产党人和沂蒙人民的大无畏的革命斗争精神、英勇献身精神。刘之言、郭云舫、刘晓浦、刘一梦、孙善师、孙善帅等革命先烈的英名，永铭沂蒙大地。抗日战争和解放战争时期， 这里是著名的沂蒙山区革命根据地，是山东华东党政军领导指挥中心，刘少奇、罗荣桓、徐向前、陈毅等老一辈无产阶级革命家都曾在这里战斗工作。赵博、罗炳辉、刘炎、陈明、李竹如、常恩多、汉斯.希伯等著名革命烈士都在这块土地上献出了生命。从沂蒙山区出发，罗荣桓率雄师挺进东北；从沂蒙山区出发，陈毅率大军直下江南。在中国革命胜利的征途上，深深地印下了沂蒙人民支前车轮的辙印。沂蒙人民为夺取革命战争胜利，为新中国的建立做出了巨大贡献，10多万优秀儿女为革命献出了生命。

在社会主义建设时期，沂蒙人民发扬光荣传统，弘扬沂蒙精神，战天斗地，改造山河，发展生产，建设家园，涌现出厉家寨、王家坊前、高家柳沟等一大批享誉全国的先进典型。“愚公移山、改造中国，厉家寨是一个好例”。毛泽东主席对厉家寨的光辉批示，影响遍及全国，产生巨大动力。改革开放春风，吹遍沂蒙大地，山河气象一新，城乡繁荣兴旺。国民经济稳步发展，社会事业全面进步，人民生活普遍提高。九间棚、沈泉庄、罗庄镇等一批新的先进典型为举国所瞩目。