牡丹花有3000多年的历史了，开始的时候牡丹也被称为芍药的，俗称“木芍药”。明代李时珍《本草纲目》说：“牡丹虽结籽而根上生苗，故谓‘牡’（意谓可无性繁殖），其花红故谓‘丹’。” “牡丹”这一名称的出现，标志着牡丹栽培历史的开始。据《神农本草经》记载：“牡丹味辛寒，一名鹿韭，一名鼠姑，生山谷。”在甘肃省武威市发掘的东汉早期墓葬中，发现医学简数十枚，其中有牡丹治疗血瘀病的记载。
牡丹原产于中国的长江流域与黄河流域诸省山间或丘岭中，人们发现了它的药用价值和观赏价值，而变野生为家养。从南北朝“永嘉水际竹间多牡丹”至今。在长期的栽培过程中，牡丹发生了变异，出现了许多花大色艳的品种，愈来愈受到人们的重视，其栽培范围由长江、黄河流域诸省向全国扩大。如今已扩展到中国东北、东南，以及内蒙、新疆、西藏、台湾等地。
大约在汉代1932年的《柏乡县志》记载刘秀曾躲入弥陀寺的牡丹花间，避掉王莽大将王朗军的追兵，刘秀称帝后，遂赐名“汉牡丹”。
牡丹作为观赏植物栽培，则始于南北朝。据唐代韦绚《刘宾客嘉话录》记载：“北齐杨子华有画牡丹极分明。子华北齐人，则知牡丹久矣。”又据《太平御览》谢康乐说：“南朝宋时，永嘉（今温州一带）水际竹间多牡丹。”
隋代，牡丹的栽培数量和范围开始逐渐扩大，当时的皇家园林和达官显贵的花园中已开始引种栽培牡丹，并初步形成集中观赏的场面。《隋志素问篇》中说道：“清明次五时牡丹华。”这又足以说明牡丹作观赏植物则规模更大。
唐朝时，社会稳定，经济繁荣。唐代牡丹的栽培中心在长安，牡丹由武则天引种宫苑以后，在长安形成了一个自上而下的推广种植热潮，牡丹的分布也迅速由宫苑波及高级寺观、达官贵人宅第，最后及至一般士人家中，牡丹迅速融入了长安文化。唐代除长安外，洛阳、杭州、九江、成都等地亦有牡丹的零星分布，这些地区的牡丹或直接从京城长安移植过去，或辗转从它地购置，可算是京城长安牡丹文化的辐射区。洛阳曾是唐朝的东京，交通方便，贸易兴隆，城内园圃林立，有几乎家家种植牡丹传统，赏花之风盛极一时，被誉为“牡丹王国”。
据柳宗元《龙城录》记载：“洛人宋单父，善种牡丹，凡牡丹变易千种，红白斗色，人不能知其术，唐皇李隆基召至骊山，植牡丹万本，色样各不同。”当时的“艺人”因受社会所限，生活所迫，所掌握的“绝技”是不外传的。所以，宋单父种植牡丹的“绝技”使后人“不能知其术”。但是，从“植牡丹一万本（株），色样各不同”来看，牡丹的栽培技术已达到了一个相当高的水平。李白、杜甫、白居易、李商隐、韩愈、王昌龄、韦庄、刘禹锡等众多名家纷纷为牡丹留下诸如“云想衣裳花想容，春风拂槛露华浓 [40] ”“一枝红艳露凝香，云雨巫山枉断肠”“唯有牡丹真国色，花开时节动京城”等流芳百世的诗句。
在唐代，宫廷寺观，富豪家院以及民间种植牡丹已十分普遍。据《杜阳杂记》记载：“高宗宴群臣赏双头牡丹。”《酉阳杂俎》载：“穆宗皇帝殿前种千叶牡丹，花始开香气袭人。”《剧谈录》载：“慈恩寺浴堂院有花两丛，每开五六百花，繁艳芬馥，绝少伦比。”当时，刺激牡丹种植业发展的原因，不仅是牡丹被众多的人们喜爱，有一定的观赏价值，而且有较高的经济价值。《唐国史补》载：“人种以求利，本有值数万者。”在唐代的大量栽培下，繁育出众多的品种，使牡丹花瓣化程度提高，花型花色增多。
在栽培方面角度说，唐代已开始尝试牡丹的熏花试验，据《事物纪原》记载：“武后诏游后苑，百花俱开，牡丹独迟，遂贬于洛阳。”这虽为传说，但从中可以分析出“牡丹独迟”的原因，是当时的人们还没有真正掌握其生长规律而造成熏花的失败，使其不能与其它花卉同放。
作为唐代东京的洛阳，从初唐到五代十国的后唐，牡丹种植业都在不断的发展，其规模不亚于西京长安。据宋《清异录》记载：“后唐庄宗在洛阳建临芳殿，殿前植牡丹千余本，有百药仙人、月宫花、小黄娇、雪夫人、粉奴香、蓬莱相公、卵心黄、御衣红、紫龙杯、三支紫等品种。”
宋代，牡丹栽培中心由长安移至洛阳，栽培技术更加系统、完善，对牡丹的研究有了很大的提高，赏牡丹习俗在洛阳民间更为盛行，欧阳修《洛阳牡丹记》描述说：“洛阳之俗，大抵好花。春时城中无贵贱皆插花，虽负担者亦然。花开时士庶竞为遨游，往往于古寺废宅有池台处为市，并张幄帘，笙歌之声相闻……至花落乃罢。”宋代洛阳牡丹有一百多个品种，不少品种称得起名贵非凡，其中的“姚黄”“魏紫”被誉为“牡丹之王”和“牡丹之后”。
宋代牡丹栽培技术更加系统、完善，对牡丹的研究有了很大的提高，出现了一批理论专著。这其中有欧阳修的《洛阳牡丹记》；周师厚的《洛阳牡丹记》《洛阳花木记》；张峋的《洛阳花谱》等等。记述了牡丹的栽培管理，其中包括择地、花性、浇灌、留蕾、防虫害、防霜冻以及嫁接、育种等栽培方法，总结出一整套较为完善的成熟经验。欧阳修的《洛阳牡丹记》中载：“种花必择善地，尽去旧土，以细土用蔹末一斤和之”，“白蔹能杀虫，此种花之法也”。《洛阳花木记》中载：“凡栽牡丹不宜太深，深则根不行，而花不发旺，以疮口（根茎交接处）齐土面为好。”由此可以看出，当时对栽培牡丹十分严格，从选地到种植都十分讲究，这也许是洛阳牡丹能够甲天下的原因之一。
北宋时，洛阳牡丹的规模是空前的。当时洛阳人不单爱花，种花，更善于培育新品种，牡丹“不接则不佳”，他们用嫁接方法固定芽变及优良品种，这就是北宋时最突出的贡献。
南宋时，牡丹的栽培中心由北方的洛阳、开封移向南方的天彭（四川彭县）、成都、杭州等地。在这些栽培地，首先引种了北方较好的品种，并与当地的少量品种进行了杂交（天然杂交），然后通过嫁接和播种的方法，从中选出更多更好的适宜南方气候条件的生态型品种。陆游著的《天彭牡丹谱》中记述了洛阳牡丹品种70余个。
明清时，中国牡丹的栽培范围已扩大到安徽的亳州、山东的曹州、北京、广西的思恩、甘肃的河州等地。《松漠纪闻》记述了黑龙江至辽东一带种植牡丹的情况：富室安居逾二百年往往辟园地，植牡丹多至二三百本，有数十丛者，皆燕地所无。另据《思恩县志》记载：“思恩牡丹出洛阳，民宅多植，高数丈，与京花相艳，其地名小洛阳。”这说明当时牡丹北至黑龙江，南至广西。明清时关于牡丹著述更多，薛凤翔著《亳州牡丹表》《牡丹八书》，从牡丹的种、栽、分、接、浇、养、医、忌八个方面进行了科学的总结。乾隆年间编纂的《洛阳县志》列古代和当时品种共169个。
清代熏花已十分普及，据《曹州牡丹-附记七则》载：“右安门外草桥，其北土近泉居人以种花为业，冬则温火煊之，十月中旬，牡丹进御矣。”再据《五杂俎》载：“朝迁进御常有应时之花，然皆藏之窖中，四周以火逼之，隆冬时即有牡丹花，道其工力，一本数十金。”这时的催花技术己达到相当的水平，此技术至今还在采用。
1949年共和国成立后，牡丹种植业得到了恢复和发展，尤其在改革开放以来，各地牡丹的栽培数量不断增加，栽培技术水平逐年提高。洛阳、菏泽等地先后成立了牡丹专业的科研机构——牡丹研究所。在前人的栽培管理的基础上，使牡丹的栽培技术又得到了新的发展。同时，中国还出版了一批较高学术价值的专著，如刘淑敏等编著的《牡丹》，喻衡著的《牡丹花》，魏泽圃等主编的《洛阳牡丹》等等。这些著作在前人研究的基础上，进一步得到了充实和发展，作了一些理论上的新探索。
牡丹不仅是中国人民喜爱的花卉，而且也受到世界各国人民的珍爱。日本、法国、英国、美国、意大利、澳大利亚、新加坡、朝鲜、荷兰、德国、加拿大等二十多个国家均有牡丹栽培，其中以日、法、英、美等国的牡丹园艺品种和栽培数量为最多。
海外牡丹园艺品种，最初均来自中国。
早在公元724-749年，中国牡丹传入日本，据说是由空海和尚带去的。
1330年至1850年间法国对引进的中国牡丹进行大量繁育，培育出许多园艺品种。
1656年，荷兰和东印度公司将中国牡丹引入荷兰
1789年英国引进中国牡丹，从而使中国牡丹欧洲传播开来，园艺品种达100多个。
美国于1820-1830年，才从中国引进中国牡丹品种和野生种，后来培育一种黑色花的牡丹品种。