Das Große Walsertal wurde im 14. Jahrhundert von den Walsern besiedelt. Diese wanderten aus dem Gebiet des heutigen Schweizer Kanton Wallis aus und besiedelten auch Regionen im heutigen Kanton Graubünden sowie im Fürstentum Liechtenstein und im heutigen Bundesland Vorarlberg (Laternsertal, Kleinwalsertal).

Die Habsburger regierten ab dem 15. Jahrhundert Vorarlberg und damit auch die Orte im Großwalsertal, wechselnd von Tirol und Vorderösterreich (Freiburg im Breisgau) aus, von Innsbruck aus auch noch nach 1867, als Vorarlberg Kronland wurde. Die Gemeinden des Großwalsertal waren vom Mittelalter bis in das 19. Jahrhundert auf verschiedene Herrschaften verteilt, Raggal und Sonntag gehörten zur Herrschaft Blumenegg (Sitz bei Thüringen), St. Gerold, Blons und der Thüringerberg, seinerzeit noch keine Gemeinde, bildeten die zeitweise verliehene Herrschaft St. Gerold, und Fontanella gehörte zur Herrschaft Damüls.

Von 1805 bis 1814 gehörte das Großwalsertal zum Königreich Bayern, ab 1814 dann wieder zu Österreich. Mit der Neuordnung der Vorarlberger Gerichtssprengel im Jahre 1806 wurde das ganze Großwalsertal dem neu installierten Landgericht Sonnenberg mit Sitz in Bludenz unterstellt,[1] aus dem sich der heutige politische Bezirk entwickelt hat. Dabei wurde die aufgelöste Herrschaft Damüls vollständig halbiert, sodass zum Großwalsertaler Gemeindegebiet Fontanella auch die ganze Südseite des oberen Damülsertales hinter dem Faschinajoch – landschaftlich Bregenzerwald – gehört.

Das Großwalsertal war 1945 bis 1955 Teil der Französischen Besatzungszone in Österreich.

Heute wohnen im Großen Walsertal ca. 3500 Menschen.