লোকশ্রুতি অনুযায়ী সুদূর অতীতকালে পায়রা নদীর তীরে বহু আম গাছ ছিল। মাঝিরা সেই আম গাছের সাথে তাদের নৌকা বাঁধতো। নৌকা বাঁধার স্থানটি কালে কালে হয়ে যায় আমতলা, সেখান থেকে আমতলী।

অন্যদিকে, পায়রা নদীর একটি প্রবাহ আমতলী বন্দরের পূর্ব দিক দিয়ে উত্তর থেকে দক্ষিণ দিকে আমতলী নদী নামে প্রবাহিত হয়েছিল। নৌযান চলাচল মুখরিত আমতলী নদীর তীরে পাঠান আমলে গড়ে ওঠেছিল জনবসতি ও বাণিজ্যকেন্দ্র। মোগল যুগে পায়রা নদীতে মগ, পর্তুগিজদের লুণ্ঠন ও অত্যাচার বেড়ে গেলে অপেক্ষাকৃত নিরাপদ আমতলী নদীই ছিল একমাত্র ভরসা। এ নদীর নাম অনুসারে এলাকার নাম হতে পারে আমতলী।

আবার, অতীতে আমতলী যখন অরণ্য আচ্ছাদিত হয়ে দুর্গম এলাকা হিসেবে ছিল তখন আরাকান থেকে আগত জনৈক আমপারিট নামক রাখাইন দলপতি ইংরেজ সরকার থেকে ইজারা নিয়ে আমতলী প্রথম আবাদ শুরু করে ছিলেন। সম্ভবতঃ আমপারিট নামক রাখাইন অধিবাসীর নাম অনুসারেও এলাকাটির নাম আমতলী হতে পারে।

দক্ষিণ-পূর্ব বাংলায় মুসলিম আধিপত্য বিস্তারকালে রাজা দনুজমর্দন শাহদেব কর্তৃক ‘‘চন্দ্রদ্বীপ’’ নামে একটি স্বাধীন রাজ্য প্রতিষ্ঠিত হয়। চতুর্দশ শতাব্দী পর্যন্ত এ অঞ্চল চন্দ্রদ্বীপ নামে প্রসিদ্ধি লাভ করে। অতি প্রাচীন বৈদেশিক মানচিত্রে চন্দ্রদ্বীপ নাম বড় অক্ষরে অঙ্কিত দেখা যায়। ১৭৯৬ খ্রিষ্টাব্দ পর্যন্ত এ জেলা বাকলা-চন্দ্রদ্বীপ নামে পরিচিত ছিল। পরবর্তীতে ১৭৯৭ ঢাকা জেলার দক্ষিণাঞ্চল নিয়ে বাকেরগঞ্জ, ১৮০১ বাকেরগঞ্জ জেলাকে বরিশালে (গিরদে বন্দর) স্থানান্তরিত করা হয়।

১৮১২ সালে এ জেলায় ১৫টি থানা ছিল। পাকিস্তান আমলে বরিশাল জেলায় মোট ৬টি মহকুমা ছিল। ১৯৬৯ সালে পটুয়াখালী ও বরগুনা মহাকুমার সমন্বয়ে পটুয়াখালীতে একটি জেলা গঠন করা হয়। পরবর্তীতে প্রশাসনিক পূনর্বিন্যাসের ফলে ১৯৮৪ সালে বরগুনা একটি নতুন জেলা হিসেবে প্রতিষ্ঠা লাভ করে।

১৮৫৯ সালে বর্তমানে আমতলী, বরগুনা ও কলাপাড়াকে নিয়ে গুলিশাখালী থানা প্রতিষ্ঠা করা হয়। সদর দপ্তর স্থাপন করা হয় পায়রা নদীর পাড়ে গুলিশাখালী গ্রামে। ১৮৭১ সালে পটুয়াখালীকে মহকুমায় রূপান্তর করা হলে গুলিশাখালীকে তার অন্তর্ভুক্ত করা হয়। ১৯০১ সালে নদীভাঙনের কারণে থানা সদর বর্তমান আমতলী এ, কে, স্কুল সংলগ্ন দক্ষিণ পাশে স্থানান্তর করা হয়। ১৯৪৪ সালে গুলিশাখালী আমতলী থানায় রূপান্তরিত হয়। ১৯৮২ সালে আমতলী থানা উপজেলার রূপ লাভ করে।