公元前221年，秦灭燕统一中国后，将全国划分36郡，本溪市区、本溪县属辽东郡襄平县；桓仁县属辽东郡外徼。据《史记·匈奴列传》载，战国时期。“燕亦筑长城，自造阳至襄平。置上谷、渔阳、右北平、辽西、辽东郡以拒胡”。是时本溪市区、本溪县（指今所辖境域，下同）为燕国辽东郡襄平境内；桓仁县（指今所辖境域，下同）属燕国辽东郡外徼，为高夷部族辖地。

汉代，本溪市区、本溪县属幽州辽东郡襄平县。公元前108年（汉武帝元封三年）灭卫氏朝鲜，增设乐浪、玄菟茧、真番、临屯4郡，桓仁县属玄菟郡；公元前37年（汉元帝建昭二年）扶余王子朱蒙避难逃亡至纥升骨城（即今桓仁县五女山，有旧城遗址），建国立都号称高句丽，为中国少数民族政权：公元3年（汉平帝元始三年，高句丽琉璃明王二十二年）移都国内城（今吉林省集安县），纥绝升骨城做为高句丽都城长达40年；之后，桓仁地域一直为高句丽部族政权辖地，直至唐代。 

三国时期，本溪市区、本溪县属幽州辽东郡襄平县。

西晋时期，本溪市区、本溪县属平州辽东郡（国）襄平县。

东晋十六国时期，本溪市区、本溪县属平州辽东郡襄平县。

南北朝和秦朝时期，本溪市区。本溪县属高句丽部族政权所辖。 

公元668年（唐高宗总章元年），唐灭高句丽，收复辽东故地，置安东都护府，本溪市区、本溪县属河北道安东都护府辽城州都督府；桓仁县属河北道安东都护府哥勿州都督府。

公元820年（唐宪宗元和十五年），大柞荣建立渤海国，桓仁县属渤海国西京鸭渌府桓州。

公元909年（辽太祖三年），契丹占据辽东，本溪市区、本溪县属契丹部族辖地；公元919年（辽大祖神册四年），契丹修辽阳故城，改名为东平郡，本溪市区、本溪县属东平郡。 

公元926年（辽太祖天显元年），灭渤海国，改其地为东丹国，是时桓仁属东丹国；公元980年（辽景宗乾亨二年）废除东丹国，改置东京道，本溪市区、本溪县属东京道辽阳府，桓仁县属东京道鸭渌府。

1125年（金大帝天会三年），金灭辽，继而废道置路。本溪市区、本溪县属东京路辽阳府，桓仁县属东京路婆娑府 。

1287年（元世祖至元二十四年），在辽阳等处设置行中书省，翌年改东京路为辽阳路，本溪市区、本溪县属辽阳行省辽阳路，桓仁县先属辽阳行省婆婆府路，后改隶婆娑巡检司。 

1371年2月（明洪武四年），置辽东卫指挥使司，同年7月改置定辽都卫，1375年10月（明洪武八年）又改置辽东都指挥使司；1377年（明洪武十年）改所椿州县为卫、所：1403年（明永乐元年）设置建州卫；1409年（明永乐六年）设置奴儿干都指挥使司，本溪市区。本溪县属辽东都指挥使司东宁卫，桓仁县属贝儿子都指挥使司建州卫。

1644年（清顺治元年），本溪市区、本溪县属于辽阳府； 1657年（清顺治十四年）移府盛京（后改为奉天府），降辽阳府为辽阳县；1664年（清康熙三年），升辽阳县为辽阳州；至1906年本溪县设治前，本溪市区、本溪县分属于奉天府辽阳州、兴京抚民厅、凤凰厅三地。清康熙年间桓仁一带被列为封禁地；1877年（清光绪三年）设置怀仁县，隶兴京抚民厅。 

日俄战争结束以后，日本帝国主义在本溪地区活动频繁，强行开采煤炭资源，中日交涉事宜日多；加之本溪地处山区，煤炭。木材、山货等资源丰富，人烟日渐稠密，匪息屡起。盛京将军赵尔巽，鉴于本溪地区的实际情况，为加强对这个地域的管理，于1905年（清光绪三十一年）10月28日奏请请：“辽阳州属本溪湖附近一带，毗连兴京、凤凰，万山重叠，路径分歧，为盗渊薮，应另设知县。”1906年（清光绪三十二年）7月筹设县署衙门，同年10月，清政府正式批准将辽阳州东部、兴京抚民厅西南部、凤凰厅北部地区划出，设本溪县建置。据《清实录》载：“光绪三十二年十月辛卯，添设本溪知县，从盛京将军赵尔巽之请也。”本溪县设置后，始属东边道，后属奉天首。

1914年（民国3年）本溪县、桓仁县（是年由怀仁县改称）均隶属于奉天省东边道。 

1928年（民国17年）张学良在东北易帜后，改奉天省为辽宁省，本溪、桓仁两县仍属之。 1931年“九·一八”事变后，东北沦为日本帝国主义殖民地，翌年3月，建立伪“满洲国”，本溪县隶属于奉天省，桓仁县隶属于安东省。1937年（民国26年）日伪政权实行街制，在本溪县公署所在地本溪湖设立本溪湖街。日本政府以撤销“治外法权”名义，将满铁附属地文还日本帝国主义控制下的伪满政权，原满铁附属地本溪湖火车站、顺山。河沿一带并入本溪湖街。1939年（民国28年）伪满政权将本溪湖街、宫原一带从本溪县划出，设置本溪湖市，隶属于奉天省。

1945年“八·一五”日本帝国主义宣告无条件投降。9月18日，中国共产党领导的冀热辽军区十六军分区部队进驻本溪。10月8日和10月18日，先后成立本溪市、本溪县民主政府，均隶属于辽宁省。1946年国民党军队大举进攻解放区，5月3日占据本溪市区，成立国民党本溪湖市政府及本溪县政府，隶属于辽宁省。 

本溪市、县民主政府由本溪市内转移到本溪县后，于当年6月，辽宁省政府决定撤销本溪市民主政府。本溪县民主政府在本溪农村开展游击斗争。1946年10月1日，国民党辽宁省政府下令撤销本溪湖市，将市区并入本溪县。

1948年本溪全境解放，成立本溪市人民政府。本溪市、本溪县。桓仁县均隶属于安东省。

1949年10月1日，新中国成立，设有9个直辖市（重庆、广州、南京、沈阳、鞍山、西安、抚顺、本溪、武汉），本溪在建国初期是中国十大直辖市之一。 

1949年设立本溪市（直辖市），以本溪县的部分地区为其行政区域，设立本溪市河西、河东、工源、彩屯、大峪5区。

1949年4月，东北行政委员会决定，将安东省与辽宁省合并，成立辽东省、辽西省，本溪市由东北行政委员会直辖，本溪县。桓仁县隶属辽东省。

1951年撤销本溪市大峪区（东北人民政府1951年8月15日批准）。 

1952年撤销本溪县，设立本溪市石桥子、牛心台、桥头、草河掌、草河口、偏岭、碱厂、清河城、小市、南芬10区（政务院1953年9月批准）辽东省抚顺县六区高头岭以南地区划归本溪市（政务院1953年9月批准）辽东省本溪县划归本溪市（政务院1953年9月批准）

1953年4月，中华人民共和国政务院决定，本溪市改由中央人民政府直辖。

1954年6月，国务院决定辽东省、辽西省合并成立辽宁省，本溪市改由辽宁省管辖，桓仁县为辽宁省安东专区所辖。 

1956年5月国务院决定，重新设立本溪县，由本溪市代管。

1959年，桓仁县、本溪县划为本溪市管辖。

1966年4月桓仁县改由丹东市管辖。

1968年12月，桓仁县复归本溪市管辖。 

境内有大小河流200余条，其中流域面积100平方公里以上的河流27条，主要有太子河、浑江、草河三大水系。年水资源总量39.23亿立方米，年平均地表径流量35亿立方米，可利用水量29.76亿立方米。水资源总量33亿立方米。 

本溪市已发现铁、铜、锌、石膏、大理石等矿产八大类45种，其中铁矿石已探明储量27亿吨以上，石灰石矿（水泥）储量2.1亿吨，溶剂石灰（冶金）储量1.3亿吨。南芬露天铁矿具有低磷低硫低杂质等特点，用此铁矿炼出的铁被誉为“人参铁”。 

本溪市林业用地1000万亩（其中有林地面积925万亩），人均6.4亩，是辽宁中部城市群重要的水源涵养林区和辽东天然次生林区。共有木本植物47科100属251种，其中有大量红松、油松、落叶松以及柞、桦、椴、榆、柳等珍贵木材，森林蓄积量4860万立方米，占辽宁省森林蓄积量的26%；森林覆盖率74%（其中桓仁县、本溪县分别为78%和76%），居辽宁首位，被称为辽东“绿色屏障”。  

本溪的山属于长白山余脉、尾脉，既有山之隐，又有原之阔，特殊的地理位置和小气候，不仅孕育了品种多、数量大的中草药材，而且造就了中草药材有着其它地方药材不可比拟的特殊药力。本溪各种植物、动物和矿物药1117种，自然蕴藏量2200万公斤。人参、辽细辛、辽五味等北药驰名中外。 

2017年度公安局全市人口统计年报数据显示，全市共登记出生人口为9167人，比2016年减少了610人，出生率为6.16‰；死亡人口为26295人，比2016年增加了10211人（今年公安局部署开展死亡未注销户口人员信息核对工作，我市共清理死亡未注销人员14428人），死亡率为17.67‰，自然增长率下降11.51‰。