妙義山は、当初「波己曾山」と呼ばれ、麓の村々からは古くから信仰の対象となり、遥拝所が発展したと思われる波己曾神社が鎮座し、有力な７つの神社は七波己曾と呼ばれていました。
伝説によると日本武尊が東夷東征を終え波己曾山を登拝した際、妙義三山の一つである白雲山に波己曾の神を奉斎する社を設けたと伝えられています。
一方、当社に伝わる由緒によると宣化天皇２年（５３７）に鎮祭したと記されています。
又、波己曾神と同体とされる妙義大権現は「白雲山妙義大権現由来」によると、天慶３年（９４０）に逝去した比叡山十三代目の座主である法性坊尊意僧正の事と記されています。
当社の祭神だったと思われる波己曾神は格式が高く、三代実録によると、貞観元年（８５９）三月二六日条に「授上野国正六位上波己曾神従五位下」、元慶三年（８７９）閏一〇月四日に従五位上、元慶四年（８８０）五月二五日に正五位上勲一二等に列格した事が記されています。
延喜式神名帳には記載されていませんが、長元３年（１０３０）に成立した上野国交替実録帳によると「碓氷郡 勲十二等波已曾神社 美豆垣壱廻 荒垣壱廻 外垣壱廻」、総社神社に所蔵される上野国神名帳によると碓氷郡「従二位波己曾大明神」と記されています。
その後、神仏習合し波己曾山は修験僧にとって恰好の修行の場だったようです。
南北朝時代には南朝方の内大臣花山院右近衛大将藤原長親が出家して耕雲明魏と名を変え、当地に流れ着き生涯を終えると、それを悲しんだ民衆は耕雲明魏の「明魏」に因み「波己曾山」を「妙義山」に改めたと伝えられています。
一方、別説では南北朝時代に、南朝方の権大納言長親卿が当地に移り住み、波己曾山の山容から「明々魂々」と讃え「明魂」と名付け、構成に「妙義」に改めたと伝えられています。
又、元禄年間（１６８８〜１７０４年）に筆された「妙義大権現由来書」によると寛弘３年（１００６）に波己曾山に悪魔降伏の為に妙義権現と名付け、本地仏として千手観音を奉斎したと記されています。
江戸時代に入ると境内地が江戸城から見ると北西の方角に位置していた事から、その戌亥鎮護として幕府の庇護を得ています。
寛永１４年（１６３７）には徳川将軍家の菩提寺である上野東叡山寛永寺の長清法印が別当寺院である白雲山高顕院石塔寺を中興しています。
慶安元年（１６４８）には３代将軍徳川家光より岳村の内で社領３０石分の朱印状を賜っています。
又、菅原道真が九州の大宰府に流された際、丹生村に来訪し実相寺を開山、その際、波己曾山を開き魔訶迦葉に因み「妙喜」と名付け「妙義」に転じたとも云われ、当社の祭神の一柱として菅原道真が奉斎されています。
上記の故事から菅原道真の子孫とも云われる加賀藩主前田家が帰依し、参勤交代で中山道を利用した際には参拝に訪れています。
別当寺院となった白雲山高顕院石塔寺は末寺二ケ寺、専中三ケ寺、門徒七ケ寺を有する大寺院として発展し、門前町は大いに賑わったそうです。
天明６年（１７８６）に当社を訪れた、国学者奈佐勝皐が筆した「山吹日記」五月四日の条によると、「左りの方に出れは波古曾の御神います、これも御社いときよらなり、此御神は神名式には載られねとも、三代実録にしはしは見えたるふるきみやしろなれとも、今はかく側にいますやうになり、おしなへてはしる人もなし」と記されています。
この事から、江戸時代中期には既に、妙義大権現と波己曾神は別神として奉斎されていた事が窺えます。
明治時代初頭に発令された神仏分離令により仏教色が一掃され社号を改めると、明治５年（１８７２）に郷社に列格し、昭和９年（１９３４）に県社に昇格しています。
妙義神社の本殿、幣殿、拝殿、唐門、総門、紙本著色地蔵菩薩霊験記は国指定重要文化財に、波己曽社社殿、随身門、袖廻廊、銅鳥居、石垣が群馬県指定重要文化財にそれぞれ指定されています。