MÖ.I.yüzyılda Ermeni. Roma’nın ikiye ayrılmasından sonra Bizanslıların eline geçmiştir. Bizans döneminde uzun süre Sasaniler tarafından yönetilen Tunceli ve yöresi 639’da Arapların egemenliği altına girmiştir. XI.yüzyılda yöre Bizans’ın   Sınırları içerisinde kalmıştır.

Malazgirt Savaşı’ndan (1071krallarından II.Dikran buraya egemen olmuşsa da bunu Roma dönemi izlemiştir. Roma ordusu Sulla’nın komutasında Pontus devletinin son kralı Mitridates’i yendikten sonra Tunceli yöresine egemen olmuşlardır. Yöredeki isyanlar üzerine MÖ.69-66 yıllarında Romalılar Lukullus komutasındaki ordusunu isyancılardan Tigran’ın üzerine göndermiş ve bölgeyi Roma’nın Kapadokya Eyaletine bağlamıştır) sonra Türkmenler buraya yerleşmiş, Selçuklu egemenliğinden sonra Mengücekler, Artuklular ve Anadolu Selçukluları arasında yöre sık sık el değiştirmiştir. XIII.yüzyılda Moğolların yönetimine giren yöre XIV.yüzyılın ortalarında Eretna Beyliğinin egemenliğine girmiştir. Otlukbeli Savaşı’ndan (1473) sonra Fatih Sultan Mehmet tarafından Osmanlı topraklarına katılmıştır.

 XX.yüzyılın başlarında yörede çeşitli isyanlar olmuş ve bastırılmıştır. Cumhuriyetin ilanından sonra ilçe konumunu sürdürmüş ve 1936’da Tunceli’nin il olması ile buraya ilçe olarak bağlanmıştır

İlçede Karasal iklim hüküm sürmekte olup, yazlar sıcak ve kurak, kışlar soğuk ve yağışlı geçer. Ancak Çemişgezek’in kuzeyindeki dağlar ve Keban Baraj Gölü’nden ötürü iklimi daha ılıktır.

İlçenin ekonomisi tarım ve hayvancılığa dayalıdır. Yetiştirilen tarımsal ürünlerin başında; arpa, buğday,  gibi tahıl ürünleri, ceviz ve fıstıktır. Çeşitli sebze ve meyve de yetiştirilmekte olup dut, elma üretimi önde gelmektedir. Hayvancılıkta büyük ve küçükbaş hayvan besiciliği yapılmakta olup, sığır, koyun ve keçi yetiştirilir. Arıcılık ve Keban Baraj Gölünde de tatlı su balıkçılığı yapılmaktadır.  
İlçede günümüze gelebilen tarihi eserler arasında; 

Derviş Hücreleri (İn Delikleri) 
Sivdin Köprüsü
Çemişgezek (Tağar) Köprüsü
Yelmaniye Camisi (Medrese Cami)
Ulukale Camisi
Süleymaniye (Kale) Camisi
Uzun Hasan Türbesi
Hamam-ı Atik (Eski Hamam) 
Yeni Hamam
Ferruh Şad Bey Türbesi 
Hamidiye Medresesi
Kilise Kalıntısı
Mezar Taşları
Meydan Çeşmesi bulunmaktadır.