مطالعات باستان شناسی نشان می دهد؛ قسمت های وسیعی از استان کهگیلویه و بویراحمد محل استقرار بشری در پیش از تاریخ بوده است و سرآغاز دوره تاریخی استان را همزمان با امپراتوری ایلام می دانند. البته آثار به دست آمده از تل خسرو، تل مهره ای، گورستان لما و سایر نقاط این منطقه حاکی از این است که این منطقه قبل از ورود آریایی ها دارای سکنه و تمدن بوده است.  بعدها با ورود مهاجمین آریایی با هم در آمیخته و قسمت اعظم خال ایالت مهم را تشکیل داده است. این منطقه در دوره عیلامی از اهمیت زیادی برخوردار بوده و آثار متعددی از این دوره در آن پیدا شده است که مهم ترین آن ها گورستان چال شاهین در روستای لما متعلق به هزاره دوم ق. م، است.
مورخان و محققین حوزه تاریخ بر این باورند؛ ولایت «انشان» یا «انزان»، زادگاه «کورش هخامنشی» که یکی از ولایات عیلامی ها بوده، شامل سرزمین کهگیلویه و ممسنی می شد که خاستگاه هخامنشیان نیز است و به عقیده این پژوهشگران؛ مردمان «انزان» از اقوام پارس بوده و با هخامنشیان هم نژاد بودند.
اردشیر بابکان، موسس سلسه ساسانیان نیز خود را منسوب به طایفه بازرنگ در جنوب یاسوج می دانست. کهگیلویه قبل از دوران اسلامی جزو قلمرو حکومتی پارس ها محسوب می شد که «زمیگان» نامیده می شد. در اواخر سده دوم و آغاز سده سوم هجری و همچنین؛ براساس نوشته استخری در کتاب المسالک و الممالک؛ زمانی که فرمانراوی «زمیگان» یعنی «سلمه» مرد، شخصی به نام «گیلویه مهرگان بن روزبه»، با شکست دادن خاندان «ابودلفیان» توانست این نواحی را تصرف کند و از آن جا که این منطقه کوهستانی بود به «کوه گیلویه» مشهور شد.
در دوره حکومت های صفاریان و آل بویه نواحی کهگیلویه از اهمیت خاصی برخوردار بوده است.
سنقور بن مودود سلغری، پس از استقرار در کهگیلویه، به کمک سپاه کهگیلویه بر علیه ملکشاه سلجوقی قیام کرد و در پی این قیام وی توانست، در سال ۵۴۳ هـ. ق، ملکشاه را شکست دهد و این شکست باعث اقتدار و حاکمیت خاندان سلجوقی به مدت یک قرن بر ایران شد. جغرافیایی کوهستانی منطقه کهگیلویه و بویراحمد و قلعه های دست نیافتنی آن در تداوم مخالفت  اسماعیلیان با ترکان سلجوقی نقش موثری داشته است.
در عصر آل مظفر یعنی از سال ۷۱۳ تا ۷۹۵ هـ. ق، کهگیلویه از مناطق مهم آنان محسوب می شد.
پس از حمله تیمور به این سرزمین و پیروزی وی، پسرش، عمر شیخ بهادر به حکومت فارس و کهگیلویه و بویراحمد برگزیده شد. در دوران صفویه، کهگیلویه و بویر احمد یک ایالت بسیار مهم محسوب می شده و بیگلر بیگی آن از اعتبار بالایی نزد شاهان صفوی برخوردار بود و ایالت کهگیلویه به سرزمین های وسیعی از اصفهان تا خلیج فارس اطلاق می شد. از مهم ترین حوادث دوره صفویه می توان به جنگ مردم کهگیلویه و بویراحمد با سپاه محمود افغان اشاره کرد که در این جنگ مردم منطقه توانستند نیمی از لشکر سپاه محمد افغان را از پای درآورده و شکستشان دهند.
در زمان حکومت افشاریه، حاکم کهگیلویه، محمدخان بلوچ، به مخالف با نادر شاه پرداخت که در پی این مخالفت توسط نادرشاه  سرکوب شد.
کهگیلویه و بویر احمد در عصر زندیه مورد بی مهری حاکمان این عصر قرار گرفت که این خود باعث شورش هایی از ناحیه مردم این سرزمین علیه فرمانروایان می شد که اوج سرکوب و اعمال خشونت آنان در شورش«لیراوی های» کهگیلویه مشاهده شد.
در زمان حکومت قاجاریه، کهگیلویه و بویراحمد یکی از مناطق سه گانه فارس به حساب می آمد. در این دوره نیز همانند دوره زندیه  مورد بی مهری واقع شد به طوری که برای سرکوب شورش مردم این منطقه از عوامل و نیروهای خارجی برای سرکوب کمک گرفته می شد.
در زمان حکومت رضا شاه پهلوی، مردم این استان نقش مهمی در سرکوبی شیخ خزیل، جدایی طلب معروف در خوزستان، ایفا کردند. در پی اجرای اصلاحات سیاسی، اجتماعی رضاخان، عشایر منطقه دست به شورش زدند که نتیجه آن بروز جنگ های خونین سال ۱۳۰۷ و ۱۳۰۹ هـ. ش، شد که سرانجام مردم بویراحمدی به ویژه در جنگ تنگ تامرادی، و نیز در سال ۱۳۱۶، عشایر بهمئی، سپاه رضاخان را در هم کوبیدند.
در دوره حکومت پهلوی دوم، مردم این منطقه همواره علیه حکومت مرکزی مخالفت می کردند که از جمله می توان؛ شورش عشایر جنوب، که مرکز شروع آن استان کهگیلویه و بویراحمد بود و نیز جنگ معروف گجستان در سال ۱۳۴۷ هـ. ش، را نام برد.
به دنبال شورش ايل بويراحمد و نیز در نتیجه مبارزات و مطالبات تاریخی، در ۲۲ تير ماه ۱۳۴۲، ‌ منطقه کهگيلويه و بويراحمد طبق تصويب نامه مجلس شوراى ملى وقت، از استان‌‌هاى فارس و خوزستان جدا شد و به يک فرماندارى کل تبديل شد و ياسوج که تا آن زمان خالى از سکنه بود، ‌ به عنوان مرکز آن تعيين گرديد. در اسفندماه ۱۳۵۲ شمسى فرماندارى کل کهگيلويه و بويراحمد به استان تبديل شد.

استان کهگیلویه و بویر احمد، سرزمینی ناهموار ، کوهستانی و به نسبت مرتفع است. رشته کوه های زاگرس در این استان به صورت موازی، سراسر شمال، شرق، کوههای سیاه و سفید، خومی خائیز، نیل و جنوب شرقی آن را در برگرفته اند. بلندترین نقطه استان، قله دنا با ارتفاع ۴,۴۰۹ متر و پست ترین ناحیه آن «لیشتر» با ارتفاع ۵۰۰ متر از سطح دریا به شمار می آیند. کوه های استان کهگیلویه و بویر احمد که جزو رشته کوه های زاگرس محسوب می شوند در شمال با داشتن یخچال های طبیعی منبع تامین آب رودهای پرآب منطقه هستند. مهم ترین کوه های این استان عبارتند از: کوه خائیز در جنوب دهدشت، کوه نیل و حجال در شمال شرق یاسوج، کوه خامی در شمال شرق گچساران، کوه نور یا نیر در مرکز استان، کوه های سفید و سیاه در بهمئی و شرق لنده، کوه دل افروز در شمال و کوه ساورز.
کاسته شدن ارتفاع کوه ها و مقدار بارندگی و رطوبت هوا در امتداد رشته‌ كوه‌هاي‌ اصلي‌ زاگرس‌ از شمال‌ شرقي‌ به‌ جنوب‌ غربي‌ در استان‌ كهگيلويه‌ و بويراحمد، باعث پیدایش اقلیم دوگانه در منطقه می شود و منطقه را به دو ناحیه گرمسیری در جنوب و غرب و  ناحیه سردسیری در شمال و شرق تقسیم می کند.
بخش جنوب و غرب استان از جمله مناطق گرمسیری هستند که به علت قرار گرفتن در مسیر بادهای گرم خوزستان؛ دارای تابستان گرم و خشک همراه با بارندگی کم و زمستان های ملایم بهاری هستند. درحالی که قسمت های شمال و شمال شرقی استان منطقه سردسیر بوده و از ویژگی های مهم آن، ریزش برف و باران فراوان به ویژه در نیمه دوم مهرماه تا اواخر اردیبهشت است و رودهای بزرگ و پرآبی چون کارون و مارون از آن سرچشمه می گیرد.
همچنین آب و هوای این استان تحت تاثیر وزش دو نوع باد؛ بادهای فصلی و بادهای محلی است.
- بادهای فصلی خود به دو نوع؛ باد شمال و باد جنوب تقسیم می شود.
باد شمال یا باد باران زا؛ این باد از دریای مدیترانه و گاهی از اقیانوس اطلس به داخل منطقه نفوذ می کند و پس از تاثیر بر قسمت شمال غربی استان، موجب بارندگی در فصل زمستان می شود. همچنین باد جنوب، باد فصلی دیگری است که به «باد چپ» معروف است. این باد، از جنوب وجنوب غربی می وزد و به دلیل گرمی و خشکی بیش از حد، اغلب به مزارع و محصولات آسیب وارد می کند. به هرحال؛ به علت وجود مناطق مرتفع و وزش بادهای مرطوب، هر دو منطقه ی سردسیر و گرمسیر از میزان بارندگی خوبی برخوردارند و این بارندگی ها باعث به وجود آمدن رودهای متعددی در این استان شده اند. رودخانه های: مارون، بشار و کارون از مهمترین رودهای جاری در این منطقه هستند. غیر از رودخانه های روان در استان؛ دریاچه مو زرد زیلایی نیز در شمال غرب یاسوج قرار دارد که اطراف آن را کوه هایی با سنگ آهکی پوشانده است.
- بادهای محلی: بادهای محلی بر خلاف، بادهای موسمی شمال و جنوب که در تمام مناطق می وزند، بیشتر در نواحی مختلف و کم وسعت استان جریان دارند که مهمترین آن ها عبارتند از: باد آشوب، باد زیر روز، باد کوه باد، باد حیران، باد چوغان.