1983年由德都县析置，据《中国地名辞源》：以境内火山堰塞湖五大连池得名，因湖自南向北为头池、二池、三池、四池、五池，衔接如串珠状，故名。

五大连池市的前身是原德都县，1963年建制。1983年原德都县所属五大连池镇被划为行政区域，成立原五大连池市。1996年原德都县与原五大连池市合并成立新五大连池市，原德都县撤销，原五大连池市区域成立风景区管理局，由五大连池市代管。2000年撤销管理局成立管委会，隶属黑河市。五大连池市行政区划面积9874平方公里。辖6镇4乡和1个街道办事处，105个行政村。区域内有五大连池风景名胜区、1个森工局、4个监狱（所）、8个国营农场、11个部队农场。五大连池市自然资源富集，主要有：丰富的农林资源。共有耕地458万亩，草原220万亩，林地583万亩，水面19万亩，是全国500个商品粮基地县+查看详细五大连池市概况>>

2026年9月，被授牌命名为2021—2025年度平安中国建设示范县。

2025年12月，上榜2025中国最美县域榜单。

2025年5月，上榜2025中国最美小城排行榜第95佳，特色：火山岩地貌火山教科书，熔岩造就的孤寂美，黑土地上的奇迹。

2023年5月，入选2024美丽中国·深呼吸生态旅游魅力名县名单。

2024年7月，五大连池市被确定为2024年黑龙江省国家秸秆综合利用重点县。

2024年6月，2024年全国县域文旅融合发展潜力100强发布，五大连池市名列第85位。

2024年6月，五大连池市被确定为黑龙江省2024年东北黑土地保护利用项目实施县。

2024年5月，2024中国最美县域榜单发布，五大连池市上榜。

2023年7月，五大连池市被列为2023年东北黑土地保护利用项目试点县。

1980年3月黑龙江省政府决定建立五大连池自然保护区。

1983年10月8日国务院批准，设立五大连池市（县级），以德都县的五大连池镇和双泉公社的龙泉、良种场的行政区域为其行政区域。

1996年德都县并入五大连池市，隶属黑河市。