M.Ö.4000 yıllarından başlatılan tarihi ile Çemişgezek adı; Hititler zamanda Çemişgezek çevresine İŞUVA , Asur kaynaklarında Urartular öncesi devirde ise ZUHMA  Urartular döneminde TAMİŞKİŞ , Part Krallığı ve Persler devirinde ise Çemişgezek- Harput yöresine Sop hane Roma döneminde Hieroplis olarak bilinen Çemişgezek, Bizans İmparatorluğu zamanında TSİMİSCA olarak değişmiştir. 19 yy batılı kaynaklarda Çemişgezek( Tschimch gezek ) 19.yy Ermeni kaynaklarında latin harfleriyle Tchemesh-Getzak olarak yazılmaktaydı.

Ancak  tarihçesini 1200’lü yılların başından başlatmak doğru olacaktır. Bu yıllarda Saltukoğulları beyliğinin Anadolu Selçuklu Sultanı Rükneddin Süleyman Şah tarafından ilhakından sonra son Saltuklu hükümdarı Nasreddin Muhammed’in oğlu Melikşah Çemişgezek’e çekilerek burayı beylik merkezi haline getirmiştir.  

Çemişgezek beyliği Kanuni Sultan Süleyman zamanına kadar mevcudiyetini sürdürmüşken bu dönemde Çemişgezek Beyi Pir Hüseyin Beyin ölümü üzerine evlatları arsında başlayan mücadele sonrası beylik iki sancağa ayrılmıştır.

1518 yılında Yavuz Sultan Selim zamanında o döneme kadar sancak olarak idare edilen Çemişgezek liva haline getirilerek Diyarbakır eyaletine bağlanır.Bu yıllarda Çemişgezek kanunnamesi yayınlanarak buranın gelir, gider, ekonomi ve yönetim sistemi karara bağlanır.

1568 yılında yapılan yeni bir düzenleme ile Çemişgezek sancağı Diyarbakır beylerbeyliğinden alınarak Erzurum beylerbeyliğine bağlanır.Bu tarihlerde sancak merkezi Çemişgezek’e 9 nahiyenin bağlı olduğu anlaşılmaktadır.

Ancak Çemişgezek’in Erzurum beylerbeyliğine bağlılığı fazla sürmez ve 1609 yılında tekrar Diyarbakır beylerbeyliğine bağlanır.

Çemişgezek bu şekilde uzun yıllar Diyarbakır eyaletine bağlı bir sancak olarak idare edildikten sonra 1858 yılında kazaya dönüştürülerek Harput’a bağlanır.

1880 tarihine gelindiğinde ise Çemişgezek’in Keban’a bağlı bir nahiye olduğunu görmekteyiz.

1881 tarihinde ise Dersim vilayeti teşkil edilir. Çemişgezek’te kaza haline getirilerek vilayet merkezi olan Hozat’a bağlanır.

1887(H.1304) yılında Dersim vilayeti lağvedilerek sancak haline gelmiş ise de Çemişgezek yine Dersim’e bağlı kalmıştır.1925 yılında Dersim Sancağı da kaldırılınca Çemişgezek de diğer kazalar gibi Elazığ’a bağlanmıştır.

25 Aralık 1935 tarih ve 2885 sayılı kanun ile Erzincan vilayetinin Pülümür, Elazığ vilayetinin Hozat, Nazmiye, Mazgirt, Pertek ve Çemişgezek İlçelerinin bağlandığı Tunceli vilayeti teşkil edildi. Ancak Tunceli vilayeti özel kanuna göre 01.01.1947 tarihine kadar geçici merkezinin bulunduğu Elazığ’dan idare edilmiş, 30 Aralık 1946 tarih ve 4993 sayılı kararla il merkezi kalan kasabasına nakledilmiştir.

Çemişgezek o tarihten bugüne kadar Tunceli vilayetinden idare edilmektedir.

İlçenin Belediye teşkilatı 1881’de kurulmuştur.

Bugün ilçeye bağlı 31 köy muhtarlığı ve 29 mezrası bulunmaktadır.