夏朝，属斟灌国。《山东通志》载：“仲康，十有三岁，王崩，子相践位，依斟灌、斟鄩氏。斟灌在寿光东北。”应劭注汉志云：“寿光，古斟灌，禹后，今灌亭是。”《续山东考古录》载：“斟灌国故城在县东北四十里，一称灌亭。”斟灌国故城即今寿光留吕乡斟灌村。
商朝，寿光地是逄伯陵的封域。据《山东通志》载：“爽鸠氏封域在今青州府，凡齐地皆是。”又《左传》晏子曰：“昔者爽鸠氏居此地，季莉因之，逄伯陵因之……。”寿光属齐地，在逢伯陵的封域之内。
西周，属纪国。公元前690年（周庄王七年）纪为齐所灭，改称剧邑。故城在县城南纪台村，遗址犹存。《齐乘》称：“寿光南三十里，春秋之纪即剧城也。”
春秋战国时期，属齐国。寿光境内有剧邑、益邑（见《青州府志》）。
秦朝，废封建，置郡县。寿光地为剧县、益县，属齐郡。
西汉，公元前148年（景帝中元二年），置寿光县，属青州刺史部北海郡管辖，自此史书始见寿光县之名。县名由来，据旧志考证，或出于闯邱先生向齐宣王乞寿的故事，与隋代在寿光城南置闯邱县，同出一源。
西汉初置寿光时，县治在今县城东北寒桥乡牟城村（王莽曾改名“翼平亭”）。就当代的寿光县管辖范围来说，西汉时境内还有益县、平望县、乐望县、剧县（有二）、台乡县以及钜定县的一部分。
益县，隶属青州北海郡，故城址在今城南益城村（王莽时改称“探阳”）。
平望县，隶属青州北海郡，故址在今县城东北道口乡黑冢子附近（汉武帝元朔二年，封淄川懿王子刘赏为平望侯，是为侯国属县，王莽时改称“所聚”）。
乐望县，隶属青州北海郡，故城址在今县城东王望村（汉宣帝地节四年，封胶东戴王子刘光为乐望侯，是侯国属县）。
清光绪时寿光县略图（载山东通志舆图志第一）
1935年寿光县地图
剧（读ju）县，属淄川国，为淄川国治所在，故城在今县城南纪台乡纪台村（汉文帝十六年析齐置淄川国，封齐悼惠王之子刘贤为淄川王，都剧。景帝时因刘贤反叛被诛，封懿王刘志为淄川王。王莽时称“愈县”）。剧（读ji）县，侯国属县，隶属青州北海郡（武帝元朔二年，封懿王子刘错为剧原侯），故址在纪台村南，史称剧南城。
台乡县，隶属青州齐郡（汉成帝二年，封淄川孝王子刘畛为台乡侯，是侯国属县）。地域在今杨家庄子西北方向。
钜定县地，隶属青州齐郡。故城在今广饶县境内，地域百分之八十在今寿光县境。
东汉时，寿光县属青州乐安国。当时，在今县境内还有益县（隶属青州乐安国）、剧县地（隶属青州北海国，汉光武帝建武十三年，将原淄川国剧县和北海郡剧县合一，入北海国）、平寿县地（隶属青州北海国，其地在今县城东南田马乡、赵庙乡一带）。
三国魏时，寿光县隶属青州乐安郡。另有属青州齐郡益都县（据《元和郡国志》称：曹魏于今寿光南十里汉益县故城置益都县）、南丰县（魏正始元年置，故城在今县城西丰城乡丰城村）以及隶属青州北海国的剧县和平寿县的一部分，都在今寿光县境内。
西晋，寿光县隶属青州乐安国。此外，在今县境内还有隶属青州乐安国的益都县，隶属青州齐郡的平寿县地和隶属徐州东莞郡的剧县地（《续山东考古录》：“先割属琅邪郡又属东莞郡”，“惠帝元康中剧属高密国”）。
南北朝时，无寿光县名，在今县境内有隶属青州北海郡的剧县、隶属青州齐郡的益都县、隶属青州乐安郡的博昌县（治所在今县城以北，据《齐乘》考证：刘宋于博昌故城侨立乐陵郡，遂移博昌于寿光，时州郡志无寿光名）；以及南朝宋侨立的隶属冀州河间郡的南皮县（在今城东北五台乡）、乐城县（在今城东洛城乡）。公元556年（北齐天保七年），益都县洽移至青州东阳城。剧县、南皮县、乐城县均撤销。
隋代，公元586年（文帝开皇六年），在南朝宋博昌故城复置寿光县，隶属青州北海郡。公元596年（隋开皇十六年），于寿光县南置闾邱县。到大业初年，撤闾邱县，并入寿光。此后，寿光县境域基本趋向固定。
唐、宋、元、明、清各代，寿光县治均在今县城。唐代隶属河南道青州北海郡，宋代隶属京东路青州北海郡，金时属山东东路益都府，元代隶属山东东西道宣慰司益都路，明代隶属山东布政司青州府，清代隶属山东青州府。
中华民国前期，寿光县先属山东省胶东道。民国14年改属山东省淄青道，民国17年后，直属山东省政府。
抗日战争时期，寿光县有两个县级政权。一个是共产党领导下的抗日民主政权，隶属山东省清河区清东专员公署，县府在今牛头镇一带。一个是国民党张景月部的县政府，隶属国民党山东省第十四行政督察专员公署，县府在北洛乡尚家庄。另外，日本侵略军也扶植汪伪建立傀儡县政权，驻寿光县城，隶属日伪山东省公署青州道尹公署。在此期间，今寿光县境还划出益、寿、临、广四边县地、寿潍县地和昌潍县地。
益、寿，临、广四边县，建立于1939年10月，由临淄二区、广饶二区、寿光五区及益都县铁路以北六、七、八、九区组成。县府在今益都县何官乡孙家庄一带。1945年8月撤销。
寿潍县建立于1942年10月，由寿光的九、十区与潍县的四、五区组成。县府在今大家洼镇刘家呈子一带。1944年4月撤销后，又另建昌潍县（包括昌邑部分区、村）。昌潍县于1945年10月撤销。
解放战争时期及建国初期，今寿光县境分为寿光县、寿南县，还有益寿县的一部分。
寿光县范围是今县境北部地区，于1948年7月建立（开始曾称寿北县）。县政府机关先在田柳庄，属山东省渤海区第三专区（后改称清河专区）；1950年5月移至上口村，改属山东省昌潍专区。
寿南县范围是今县境的南部地区，1948年7月建立。属山东省昌潍专区，县政府机关先在屯田村，后移至寒桥村。
益寿县，1945年8月建立，1952年6月撤销。抗日战争以前曾属寿光县第五区的各村庄，分别划给寿光县、寿南县和益都县。
1953年8月，寿南县并于寿光县。县级机关移至今县城，隶属山东省昌潍专区，1967年昌潍专区改为昌潍地区，1981年7月改称潍坊地区，1983年10月改称潍坊市，寿光县均隶属之。