長沙之名始於周初，《逸周書·王會解》載，成王時，諸侯所獻方物有「長沙鱉」。戰國時已成為楚南重要城邑，又名青陽。秦置臨湘縣，並為長沙郡治。西漢徒封吳芮為長沙王，置長沙國。東漢復長沙郡。西晉置湘州。
隋改臨湘縣為長沙縣，廢郡，並改湘州為潭州。唐稱潭州或長沙郡。唐廣德二年（736年）派駐湖南觀察使。五代為楚國都，置長沙府。宋置湖南路，後改荊湖南路。元置潭州路，後改為天臨路。明設長沙府。清康熙三年（1664年）置湖南布政使司，從此成為湖南省會。1933年析長沙縣城區置長沙市。1949年定為省轄市。
據《元和郡縣誌》：《東方朔記》，南郡有萬裡沙祠，自湘川至東萊，地可萬裡，故曰長沙。
另據《通典》：軫旁有小星名長沙，應其地而名。其地在周曰星沙，以天文名也。
長沙上古名「沙」，周初為越人方國地名，得名長沙。作為行政區劃地名，歷有長沙、湘、臨湘、撫睦之名，皆有歷史文化淵源可考。沙，作為越族集落地名，得名約在西周之前。
長沙上古為三苗國地。《戰國策·魏策一》：「昔有三苗之後，左彭蠡之波，右洞庭之水。」《韓詩外傳》糾正為：「左洞庭之波，右彭蠡之川。」唐代杜佑《通典》：「今嶽州、潭州、衡州，皆古三苗國。」《史記·五帝本紀》：「三苗在江淮，荊州數為亂。」三苗，古籍多指南蠻重要一支。
三苗部落聯盟的苗領驩兜，受到堯、舜、禹多次徵伐《尚書·堯典》：「放驩兜於崇山，以變南蠻。竄三苗於三危。」今有驩兜放逐於湘西張家界市之說。
《辭源》釋「崇山」：「在湖南大庸縣（今張家界市永定區）西南，與天門山相連。相傳舜流放驩兜於崇山，即此。」今有驩兜冢。《直隸澧州志》亦有載。舜發兵徵三苗，在「丹水之浦」（今湖北丹水流域）將三苗打敗，但三苗族累徵不服，後舜率部族大舉南徵，《淮南子·修務》云：「舜南徵三苗，遂死蒼梧。」（今湖南永州市寧遠縣）三苗被徵服後，一部分融入古越族，一部分向今湖南湘西沅水上遊遷徙，成為今湘西及雲貴高原苗、瑤族居住地先祖。
由此推知，今長沙地區上古為三苗國，三苗敗後為古越人所居。長沙上古名「沙」，屬古越人族居之地。沙，古文中多指細碎的石粒。《說文·水部》：「沙，水散石也。」段玉裁注「石散碎謂之沙。」古今文中有20餘種釋義，其本義指碎石粒。
揚越人族居此地後，發現湘江邊白沙如帶，形成長而大的白沙帶，故叫「沙」。但越語讀前加驚嘆字「長」，「長」即為發語詞，冠首，實為虛敬詞而已，實以「沙」名族邑。
有古籍史料記載《湘中紀》：「白沙如霜雪。」《路史》：「沙，為長沙；雲陽，為茶陵。」晉代闕駰《十三州志》載：漢「有萬裡沙祠，而西自湘州，至東萊萬裡，故曰長沙」。《元和郡縣誌》引《東方朔記》：「南郡有萬裡沙祠，自湘州至東萊可萬裡，故曰長沙。」
唐代杜佑《通典》載：潭州「秦為長沙郡」。注云：「有萬裡長沙，故曰長沙。自此後，歷代地方志多引此為據，長沙得名於『萬裡沙祠。』」《史記·孝武本紀》載漢武帝元封二年（公元前109年），至今山東東萊祈禱「萬裡沙」。因有「沙經三百裡」之沙原，故祭之。東漢應劭注曰：「萬裡沙，神祠也。」有感於晉代今長沙湘江水陸洲（橘子洲）大面積顯露沙灘，故闕駰便附會成「萬裡沙祠」。但不能否認，其時長沙已建「萬裡沙祠」或「沙祠」，供人祭祀。
《楚辭·湘君》及《湘夫人》等載：楚人歷有敬祭「湘女神」「湘夫人」「鬼母」之俗，這當為古越人敬祭之遺存。在「蠻越」中，據傳「長」為祭祀，「沙」為女神之意。「長沙」在越語中，是祭祀白沙神及女神的地方。今壯、侗民族，據考證為古越人後裔，至今「未立村寨，先立長沙」的成語，這也可視為古越人祭祀白女神之遺傳。唐代《長沙土風碑記》引《遁甲記》云：「沙土之地，雲陽之墟。」《元和郡縣誌》：「秦並天下，分黔中以南之沙鄉為長沙郡，以統湘川。」以上「沙土」「沙」「沙鄉」「白沙」等應是古越人地名之遺存。