古代には県の全部と福岡県の東部は豊国と呼ばれ、7世紀末ごろに豊前国と豊後国に分けられた。律令制のもとで、豊前国及び豊後国はともに上国・遠国とされた。
中世

鎌倉時代に大友氏が豊後国の守護となった。室町時代にも守護に任じられた大友氏は大友氏時が九州探題斯波氏経を高崎山城に迎え助力するも南朝の勢力に押され当初は苦戦した。南北朝の統一により勢力を弱めた南朝を制し守護大名そして戦国大名へと大友氏は発展していった。

大友氏は、戦国時代の21代当主大友義鎮（宗麟）の代に最盛期を迎えた。宗麟は九州6ヶ国の守護及び九州探題に任じられ、九州の大半を支配した。また、清やポルトガルなどとの交易を盛んに行い、府内（現在の大分市）などでは南蛮文化が花開いた。キリスト教を積極的に保護し、豊後国の信者は3万人を超えたとされる[18]。宗麟自身も晩年に洗礼を受けてキリシタン大名となった。

しかし、大友氏は1586年（天正14年）の島津氏の侵攻（豊薩合戦）などにより衰退し1593年（文禄2年）に22代当主の大友義統が改易されて、大友氏による統治は終焉を迎えた。
近世

江戸時代、当県にあたる地域には中津、杵築、日出、府内（大分）、臼杵、佐伯、岡（竹田）、森（玖珠）の八藩が分立するとともに、日田には九州の幕府領を管轄する西国筋郡代の代官所が置かれ、各地には肥後、延岡、島原藩の飛び領も点在した。このため、大きな都市は形成されなかったものの、代わりに各地に特色ある文化が生まれた。各藩の城下町だった地域には、現在も武家屋敷などが残っている所が多い。

享和3年（1803年）に完成した地誌『豊後国志』は国東郡、速見郡、大分郡、海部郡、大野郡、直入郡、玖珠郡、日田郡の8郡について、古代から近世までの歴史・地理を簡明に記載する。
近代1931年には、宇佐郡、下毛郡、東国東郡、西国東郡、日田郡、玖珠郡、速見郡、大分郡、直入郡、大野郡、北海部郡、南海部郡がある。大分駅から豊後森駅まで鉄道が開通している。

1871年（明治4年）11月14日 (旧暦) - 旧豊後国内に置かれていた杵築県、日出県、府内県、臼杵県、日田県、森県、岡県、佐伯県の8県などを併合・成立した。

1872年（明治5年）1月23日 (旧暦) - 大分郡南勢家（現在の大分市都町）に県庁が設置された。

1876年（明治9年）8月21日 - 宇佐、下毛両郡が福岡県より編入され、現在の県域がほぼ確定した[注釈 3]。

1921年（大正10年）6月7日 - 九州全域で豪雨。大分県内の被害も大きく死者約200人[20]。

1943年（昭和18年）9月19日 - 九州・西日本一帯に集中豪雨。県内は死者169人、行方不明者66人、家屋全壊406戸、家屋流失302戸、家屋浸水24202戸、橋梁流失74ヶ所などの被害[21]。

1945年（昭和20年）10月8日 - 県内で暴風雨。33人が死亡、68人が負傷。流失家屋110戸、全壊家屋2368戸などの被害[22]。

1966年（昭和41年）- 第21回国民体育大会（「剛健国体」、夏季大会・秋季大会）開催。天皇杯を獲得した。

1971年（昭和46年）10月16日 - 新大分空港（現大分空港）開港。

1972年（昭和47年）4月19日 - 新日鐵大分製鐵所（現新日鐵住金大分製鐵所）第1号高炉火入れ。

1996年（平成8年） 3月28日 - 大分自動車道 玖珠IC - 湯布院ICが開通。大分市 - 福岡市間が高速道路で直結した。

2002年（平成14年）6月 - 大分スポーツ公園総合競技場（ビッグアイ）が2002 FIFAワールドカップの会場のひとつとなり、一次リーグ2試合及び決勝トーナメントスウェーデン対セネガル戦が開催された。

2008年（平成20年）- 第63回国民体育大会（「チャレンジ!おおいた国体」、本大会、2順目）開催。天皇杯、皇后杯を獲得した。

2015年（平成27年）3月21日 - 東九州自動車道の県内区間が全線開通。大分市 - 宮崎市間が高速道路で直結した。

2016年（平成28年）

4月16日 - 未明に発生した熊本地震の本震（Mj7.3）により、県中部を震源とする誘発地震（Mj5.7）が発生、由布市と別府市で県内観測史上初となる震度6弱を観測した。大分自動車道 湯布院IC - 日出JCT間で土砂崩れが発生し、同年5月9日午後まで通行止めとなった。

4月24日 - 東九州自動車道 大分市 - 北九州市間が直結。


2020年（令和2年）

7月 - 『令和2年7月豪雨』により、大分市、由布市の一部で大分川が氾濫し久大本線の鉄橋が流出。湯平温泉花合野川の濁流により「砂湯」が流失。天ヶ瀬温泉玖珠川の氾濫により温泉街が浸水し、橋2本が流失するなど大きな被害を受けた。


人口

大分県の総人口は1,107,823人（2022年7月1日現在）で、47都道府県中石川県に次ぐ第33位である。また、沖縄県を除く九州7県では第5位に位置する。県庁所在地の大分市に総人口の42.7%が集中している。大分県市町村人口増減率分布図（2005年度と2010年度国勢調査から算出）

増加 .mw-parser-output .legend{page-break-inside:avoid;break-inside:avoid-column}.mw-parser-output .legend-color{display:inline-block;min-width:1.5em;height:1.5em;margin:1px 0;text-align:center;border:1px solid black;background-color:transparent;color:black}.mw-parser-output .legend-text{}  2.5 - 4.99 %   0.0 - 2.49 % 減少   0.0 - 2.5 %   2.5 - 5.0 %   5.0 - 7.5 %   7.5 - 10.0 %

大分県と全国の年齢別人口分布（2005年）大分県の年齢・男女別人口分布（2005年）
■紫色 ― 大分県
■緑色 ― 日本全国■青色 ― 男性
■赤色 ― 女性
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