단련사는 당나라에서 안사(安史)의 난 이후 군사적인 절도사체제의 외관제를 구축하였을 때 설치된 것인데, 983년(성종 2) 12목(牧) 체제의 지방통치방식을 실시하고 있었던 고려가 995년 지방세력의 통제와 국방력의 강화를 위하여 이 제도를 받아들여 12주의 절도사를 두고, 이보다 작은 주에 도단련사(都團練使)·단련사·자사(刺使)·방어사(防禦使)를 설치하였다.
단련사가 설치된 지역은 관내도(關內道)에 포주(抱州 : 지금의 경기도 포천)·수주(樹州 : 지금의 경기도 부평)·금주(衿州 : 지금의 경기도 시흥)·죽주(竹州 : 지금의 경기도 안성), 삭방도(朔方道)에 교주(交州 : 지금의 강원도 회양)·춘주(春州 : 지금의 강원도 춘천)·동주(東州 : 지금의 강원도 철원)·장주(漳州 : 지금의 경기도 연천)·등주(登州 : 지금의 함경남도 안변)·명주(溟州 : 지금의 강원도 강릉)·척주(陟州 : 지금의 강원도 삼척) 등의 11주이다.
단련사가 임명된 여러 주 중에서 삭방도에 설치된 것은 대체로 동계(東界)로 편입되는 것으로 보아, 거의 방어사에 준하는 군사적 성격을 지니고 있음을 알 수 있으며, 따라서 995년의 지방제도는 군사적 색채가 강하였다고 볼 수 있다.
단련사는 1005년(목종 8) 관찰사·도단련사·자사가 혁파될 때 함께 혁파되었는데, 이것은 고려의 지방관제가 군사적 감찰기관에서 행정적 기관으로 전환하였음을 의미하는 것이다.