汉武帝置会水县。北魏县废，为福禄县地。唐为肃州酒泉县地。1913年由高台县析置金塔县，因金塔寺得名。1956年撤销鼎新县（1913年置毛目县，1928年改为鼎新县）并入金塔县。1959年金塔、酒泉两县合并建立酒泉市。1962年复置金塔县。
1996年，金塔县面积1.5万平方千米，人口13.2万人。辖3个镇、10个乡：金塔镇、中东镇、鼎新镇、金塔乡、三合乡、西坝乡、芨芨乡、东坝乡、大庄子乡、羊井子湾乡、古城乡、双城乡、天仓乡。县政府驻金塔镇。
2000年第五次人口普查，全县常住总人口136173人，其中，中东镇11778人，鼎新镇9378人，金塔镇20749人，金塔乡21837人，三合乡8902人，东坝乡12109人，大庄子乡9869人，古城乡10730人，西坝乡10081人，笈笈乡3500人，双城乡6937人，天仓乡4231人，羊井子湾乡3900人，亚盛集团公司2172人。
2003年？，全县总人口13.9万人，其中农业人口11.2万人。辖4镇9乡，6个社区、123个行政村，694个村民小组。
2004年，金塔县将4镇9乡合并为5镇5乡：撤销金塔乡，并入金塔镇；撤销双城乡、天仓乡，合并设立航天镇；撤销芨芨乡，并入鼎新镇。此次新合并成立的3个镇均为副县级建镇制。
2008年末，全县总面积18798平方千米，总人口14.33万人，其中农业人口10.82万人。辖10个乡镇，86个行政村，460个村民小组。农村人口2.92万户10.77万人。
2010年第六次人口普查，金塔县常住总人口147460人，其中，城关街道30850人，中东镇11921人，鼎新镇11054人，金塔镇20737人，东坝镇12081人，航天镇11207人，大庄子乡9130人，古城乡11375人，西坝乡9753人，羊井子湾乡5030人，甘肃亚盛农工商集团有限责任公司2972人，工业园区管委会1812人，农林场站141人，三合乡9397人。