정양산성은 축성 당시부터 붙어온 이름인지 명확하지 않으나 최초로 문헌에 등장하는 기록은 『세종실록』153권 지리지의 강원도 영월군 조에서 ‘정양산 석성(正陽山石城)이 군의 동쪽 10리에 있다. 둘레 7백 98보이며, 안에 샘이 하나 있는데, 크게 가물면 간혹 마른다. 또 창고 5간1)이 있다.’라고 적고 있다. ‘정양’이란 명칭은 산에서 왔을 가능성도 있으나, 조선후기 지도에는 정양산이라는 표기는 일부 지도에만 나타나며, 현재도 정양산이라는 명칭은 쓰이지 않는다. 그보다 이곳 근처에 있었던 고려시대의 역(驛)의 이름에서 기원했을 것으로 보고 있다,
정양산성은 이름의 유래가 명확하지는 않으나, 세종실록 '정양산 석성' 및 산의 이름, 역의 이름 등 다양한 이름에서 기원했을 것으로 추정되고 있다.