Arkeolojik çalışmalar sonucunda ortaya çıkan bulgularla, bölgenin Kalkolitik Çağda (M.Ö. 5500-3500) yerleşimine sahne olduğunu göstermektedir. Pulur'daki kazılarda kale benzeri evler, ocaklar, dibekler, çeşitli öğütme araçları, hayvan resimleri, tunçtan yapılmış iğne ve kazma gibi çeşitli metal eşyalar ortaya çıkmıştır. Bölgede, M.Ö. 2200'lere tarihlenen İşuva (Hurri-Mitanni) adıyla anılan yazılı tarih de Subarrularla başlamaktadır.
Tunceli: Geçmişiyle dikkat çekiyor
Tarihi geçmişiyle dikkat çeken Tunceli, 1935 yılında çıkarılan bir yasa ile bu adı almış olup, önceden Dersim olarak bilinmekteydi. Dimili lehçesinde "der" (kapı) ve "sim" (gümüş) kelimelerinden türetilmiş olan Dersim adı, Türkçe'ye "gümüş kapı" olarak çevrilebilir. M.Ö. 4. yüzyıla ait bilgilere göre, Yunan gezginleri burayı "Daranis" olarak adlandırmıştır. M.Ö. 519 yılında Dara (Darius) Perslere kral olduğunda, tarihçi Ptolemy'nin kayıtlarına göre bugünkü Tunceli, "Daranalis" olarak geçmektedir ve bu isim uzun yıllar boyunca kullanılmıştır.
Dersim adının kökeni konusunda başka bir görüş ise Dersimliler'in, Hazar Denizi'nin güneyindeki Deylemliler ile ilişkilendirilmesidir. Deylemliler, Pers öncesi bir halk olup, Moğol işgali sırasında 1256 yılında kaçarak Tunceli bölgesine yerleşmiş olabilirler. Bu görüşe göre, "Dersim" adı da bu halkla ilişkilendirilmektedir. Cumhuriyet öncesinde resmi yazışmalarda kullanılan "Dersim" adı, 1935 yılında çıkarılan bir yasayla "Tunceli" olarak değiştirilmiştir.
Tunceli, Anadolu'da büyük bir siyasal birlik olan Hitit egemenliğine de girmiştir. Hititler'in M.Ö. 13. yüzyılda bölgeye hakim oldukları bilinmektedir. Hurriler, Babiller ve Asurlar da sırasıyla Tunceli üzerinde egemenlik kurmuşlardır. Hitit Devleti'nin yıkılmasından sonra M.Ö. 12. yüzyılda Urartular'ın bölgeye hakim olduğu anlaşılmaktadır. Mazgirt ilçesinde bulunan çivi yazısı belgeler, Urartular'ın Tunceli'de etkili olduklarını göstermektedir. Urartulardan sonra Tunceli, M.Ö. 7. yüzyılda Azerbaycan yöresinde ortaya çıkan Medler'in, ardından M.Ö. 4. yüzyılda Persler'in egemenliğine girmiştir.
Tunceli, tarih boyunca stratejik bir konuma sahip olması nedeniyle Bizans İmparatorluğu'nun dikkatini çekmiş ve Sasaniler'e karşı doğal bir kale olarak değerlendirilmiştir. Sasani saldırılarına karşı bir savunma noktası olarak kullanılan Tunceli, bir süre Bizans'ın kontrolü altında kalmış, ancak 639 yılında Arap ordularının bölgeyi fethetmesiyle egemenlik değiştirmiştir. Araştırmalar, Bizans İmparatorlarından Leon Çimişkes'in bu bölgede doğup gençliğini geçirdiğini ve imparator olduktan sonra Çemişkesopolis adıyla şehirleştirdiğini göstermektedir.
Anadolu Selçuklu Devleti ile Büyük Selçuklu Devleti arasındaki egemenlik savaşını fırsat bilen Filaletos, 1086'ya kadar bölgede hüküm sürmüştür. Ancak 1087'de Türklerin Anadolu'ya girişiyle Tunceli'nin egemenliği Türklere geçmiştir. 1243'e kadar Anadolu Selçukluları'nın kontrolünde kalan bölge, Kösedağ Savaşı'nda Selçuklular'ın yenilgisiyle Moğol egemenliği altına girmiştir. Tunceli, Moğol istilasından kaçan Türk boylarına sığınak olmuş ve çeşitli Türk beyliklerinin egemenliği altında yaşamıştır.
1473'te Otlukbeli Savaşı'nda Osmanlı egemenliğine giren Tunceli, kısa bir süre sonra Safevi hükümeti altına girmiştir. Ancak 1514'te Yavuz Sultan Selim'in Çaldıran Seferi sonrasında tekrar Osmanlı kontrolüne geçmiş ve Çemişgezek Beyliği'ne bağlanmıştır. Tanzimat Fermanı'nın ilan edildiği döneme kadar, Tunceli, Osmanlı İmparatorluğu'nun kesin denetimi altına girmemiş ve çeşitli direnişlerle karşılaşmıştır. 1726'da Diyarbakır Valiliği'nin bölgede düzeni sağlamak için ordu gönderdiği bilinmektedir.
Cumhuriyetin ilanıyla birlikte bölge önce Dersim, ardından da Tunceli adıyla il yapılmıştır. 1935'te çıkarılan bir kanunla Dersim adı Tunceli olarak değiştirilmiş ve geçici merkezi Elazığ olmuştur. Erzincan'ın Pülümür, Elazığ'ın Nazimiye, Hozat, Mazgirt, Pertek, Ovacık ve Çemişgezek ilçeleri Tunceli iline bağlanmıştır. Tunceli'nin il merkezi ise 1946'da Hozat'tan alınarak bugünkü konumuna taşınmıştır.