Ancak Pülümür ilçesinin Kapadokya Krallığı döneminde kurulduğu sanılmaktadır. Kapadokya krallığı M.S. 17 .yüzyılda Romalıların Bölgeye egemen olmasına kadar yaşamıştır. Bu bölge Roma'lılarla Orta Asya kökenli Part'lar arasında savaşlara sahne olmuştur. M.S. 395'de Roma İmparatorluğunun bölünmesinden 639'da Arap'ların eline geçinceye kadar Bizans hakimiyetinde kalmıştır. Halife Hişam döneminde (724-743) Tunceli ve yöresi Hazar Türklerinin saldırılarına uğradı. Aslında Orta Doğu tarihinde Hazarlar 585 yılından evvel görülürler. Anadolu zannedildiği gibi Malazgirt zaferinden sonra değil, çok önceden Türk kavimlerinin göçüne hedef oldu. Hazar'ların Bizans ve Arap'larla yakın ilişkileri olmuştur.

683-686'da Kafkasları aşıp Anadolu'ya giren Hazar akını Doğu Anadolu'da yerleşim göstermiş, 693'de Bizanslarla beraber Abbasilere karşı çarpışmış, bu çarpışmalar 737'de Hazar Kağanının Mervan' a yenilerek, İslamiyeti kabullenene dek sürmüştür. Hazarlar Bizans ordusu içerisinde yer almış, İmparator Heraklius kızını Hazar Kağanına vermiştir.

Selçukluların 1071'de Anadolu'ya girişinden sonra Süleyman Şah Kumandasında Anadolu fethine katılan Mengücek Ahmet Gazi, Erzincan esas olmak üzere Pülümür'ü de içine alan Tunceli Kuzey bölgelerinde Mengücek beyliğini kurdu.1228'de Anadolu Selçuklu Sultanı Alaattin Keykubat, Mengücekleri kendisine bağladı. Horasan ve harzem yörelerinde Moğol baskısının artışı bölgedeki Türk kavimlerini batıya yöneltiyordu. Bu sırada Celalettin Harzem Şah Ahlat'ı alması üzerine Ahlat beyi Alaattin Keykubat'tan haklarının korunmasını istedi. Erzincan'ın Yassıçimen yöresinde yapılan savaşta Celalettin Harzem Şah yenildi. Yanındaki Erzurum beyi tutsak oldu. Alaattin Keykubat ülkenin doğu sınırlarını güçlendirmek amacıyla Harzem' lilerin sınır boylarına yerleştirdi.

Pülümür mıntıkasındaki aşiretlerin ihtiyarları ile temas edildiğinde, kendilerinin Cengiz istilası önünden çekilen Celalettin Harzem Şah'ın askeri bakiyesi ve Horasan tarafından gelme Türk olduklarını söyledikleri görülmüş, hatta bugün haritalarda Tacik baba diye geçen ve kendilerince Sultan baba diye anılan tepeyi Celalettin Harzem'in kabri olarak gösterirler ve burası onların ziyaretgahıdır. Pülümür-Ovacık arasındaki yol güzergahı da buradan geçer. Dikkat çekici bir noktada da bu yörede yaşayan Kırganlı adlı aşiretin isminin orta Asya Türklerinin mezarlarına verdiği Kurgan'dan geldiğidir

Anadolu Selçukluları 1243'de Moğollara yenilip, 1318'de de ortadan kalktığında Anadolu' da bir çok beylikler kuruldu. XIII. yy. da Doğu Anadolu'ya göçmüş olan Akkoyunlular Tur Ali bey tarafından bir birlik oluşturdular. Diyarbakır Merkez olmak üzere Erzincan'a kadar uzanan tüm Tunceli yöresini de içine alan geniş alanda hakimiyet kurdular.
Bu Türkmen kavimi Orta Asya'daki kültürel yaşamlarından miras kalan koyun figürünü sembol yaptılar. Bugün Tunceli'nin pek çok yöresinde koyun, kuzu isimli köyler; mezar başlarında koyun figürleri mevcuttur.

Pülümür'ün yakın zamana kadar 'Kuzucan' ismini taşıması Akkoyunlu Devletinden gelme yerleşim yeri olması açısından dikkati çeker.
Akkoyunlular Uzun Hasan döneminde en düzenli ve güçlü devlet düzenine kavuştular. Öyle ki Osmanlı Devletiyle karşı karşıya geldiler. 1473 Otlukbeli savaşı Uzun Hasan'ın yenilgisiyle sonuçlanınca, Akkoyunlu etkinliği azaldı.
1508 de Şah İsmail Safevi'nin Akkoyunluları ortadan kaldırarak Doğu Anadolu' da kurduğu etkinlik 1514 'de Yavuz Sultan Selim'e Çaldıran savaşında yenilmesine kadar sürdü.

Tunceli'nin etrafını duvar gibi saran dağlar ve sarp arazi tarihin çeşitli devirlerinde yörede kurulan devletlerin hiç birine tam olarak egemenlik tanımadı ve bu devletlerde bu sarp topraklarla daha fazla uğraşmadılar. Bu da yörenin uygarlıklara kapalı kalmasına yol açtı.
Osmanlı döneminde Kuzucan (Pülümür) 1847 yılında Erzurum Vilayetinin Erzincan sancağına bağlı bir ilçe olarak görünür. 1914 de Birinci Dünya Savaşına giren Osmanlı Devleti, özellikle Doğu cephesinde büyük sıkıntılarla karşılaştı. İçerde Ermeni komitecilerin hareketi de hız kazandı. 1916 yılında Rus ordusu Erzincan önlerinde ve Pülümür'ün kuzeyindeydi. Pülümür ve yörede oluşturulan milis kuvvetleri ile kısmen çarpışmalar olduysa da Şubat 1917' de Sovyet hükümetinin kurulması ile Erzincan'da anlaşma yapıldı ve 17 Aralık 1917 de Rus ordusu Pülümür dağlarından çekildi.17 Aralık günü ilçenin kurtuluş günü olarak kutlanmaktadır.

Pülümür Cumhuriyet döneminde 1936 yılına kadar Erzincan'a bağlı İlçe olarak kaldı ve 4 Ocak 1936 da Tunceli adı ile kurulan İlin yedinci İlçesi olarak Tunceli vilayetine katıldı.