核工业湖南矿冶局成立于1958年，前身为经冶金部商湖南省委批准在衡阳成立的中南矿业公司，管辖湖南711、712、717矿，272、710厂，江西713、721矿和广东741、743矿等“七矿二厂”。1961年从衡阳搬至长沙市中南309大队院内。1973年成立湖南省第二机械工业局，负责管理二机部在湘的所有铀地质和矿冶的企事业单位。1979年5月，经二机部批复成立湖南省二机局，新设立的二机局管辖711、712、715、716、718矿（湖南蓝山）、272和710厂、25公司、415医院、四院、六所和衡阳矿山冶金工程学院筹备处等12家企事业单位，是当时管理我国铀矿冶产业门类最齐全的省局。位于郴州的711矿为我国第一颗原子弹提供了原料，被原二机部部长刘杰赞誉为“中国核工业第一功勋铀矿”。
自上世纪80年代中期开始，国家对核工业先后三次进行了重大产业结构调整。核工业在湘的铀矿开采企业逐步限产、直至全部停产并开始转民。全局8户企业即711、712、715、716、781矿（河南许昌）、272、710厂和25公司，从2000年至2009年12月，历时10年，按国家有关政策要求全部完成政策性关闭破产。
1983年9月，核工业部将原湖南省第二机械工业局改名为核工业部湖南矿冶局，1988年10月，经中国核工业总公司批复改称核工业湖南矿冶局。
2017年12月，中核集团党组批准设立湖南核工业局，2021年5月，湖南核工业局更名为“中核集团（中南）市场开发部”，与湖南矿冶局“一套人马，两块牌子”，负责与湖南省、湖北省、河南省各级政府、有关部门进行联络协调。
按照中核集团关于调整改革的批复意见，由湖南矿冶局整合云南矿冶局、贵州新原公司成立“中核湖南矿业有限公司”，公司与湖南矿冶局“一套人马、两块牌子”运作，集聚中国铀业所属三省相关资源资产，立足湘云贵，拓展大中南，成为集团在中南、西南地区综合矿业开发和地矿延伸产业的主体。公司于2023年2月8日揭牌成立，注册地在长沙，主要从事综合矿业开发、伴生矿物料综合处置、新能源储能材料及储能供热技术服务、天然铀地浸施工、铀矿勘查钻探工程、环保工程、城市服务、仓储物流等业务。