清光绪三十年七月（1904年8月），于汤旺河荒段设立汤旺河荒务行局，出放官荒，招户开垦。
清光绪三十一年十一月二十八日（1905年12月24日），于汤旺河设置汤原县，隶属吉林省依兰府管辖。
清光绪三十四年（1908）改归黑龙江省兴东兵备道管辖。
1912年6月，裁撤兴东道，直隶黑龙江行省。
1914年6月，划归绥兰道管辖。
1929年2月，撤销道的建制，直属黑龙江省。
1934年12月改隶三江省管辖。
1939年6月，将格节河、青黑山一线以东地区划归新设置的鹤立县管辖。
1945年隶属合江省管辖。
1948年10月，撤销鹤立县，并入汤原县。
1949年5月，改隶松江省管辖。
1952年10月，将汤原县第五区（南岔）划出，设置伊春县。
1954年8月，隶属黑龙江省合江专区管辖。
1957年3月和11月，分两次将峻德、永祥、吉祥、永发、振兴5个乡划给鹤岗市。
1959年1月，又将裕德公社和鹤立镇公社划归鹤岗市。
1964年5月30日，将鹤岗市所属的鹤立镇、吉祥、裕德、永发、振兴5个公社，以及梧桐河、鹤立河、伏尔基河3个农场划归汤原县管辖。
1967年隶属合江地区管辖。
1985年1月1日，正式撤销合江地区，划归佳木斯市领导。