据《舆地广记》，环县以大河环曲而得名，大河也就是环江。一说，以环江流绕城西委曲环抱而得名。西汉置方渠县，东汉初撤县，唐景龙元年（707）复置方渠县，后降县为镇，属灵州。五代后晋天福四年（939）升方渠镇为通远县，为威州州治。
后周广顺二年（952）改威州为环州。元并通远县入环州。明降环州为环县。1936年中国工农红军进驻县境，置固北、定环、曲子3县，不久并固北、定环为环县，1950年曲子县并入环县。
1996年，环县面积9240平方千米，人口31.9万人。辖3个镇、22个乡：环城镇、曲子镇、甜水镇、吴城子乡、芦家湾乡、演武乡、合道乡、何坪乡、天池乡、毛井乡、许家河乡、木钵乡、樊家川乡、八珠乡、西川乡、洪德乡、耿湾乡、四合塬乡、秦团庄乡、山城乡、南湫乡、罗山川乡、虎洞乡、小南沟乡、车道乡。县政府驻环城镇。
2000年第五次人口普查，全县常住总人口321116人，其中，环城镇36093人，曲子镇19690人，甜水镇12115人，天池乡9972人，吴城子乡8629人，演武乡12217人，合道乡14035人，何坪乡7330人，许家河乡7634人，木钵乡22311人，樊家川乡10801人，八珠乡11646人，西川乡10982人，洪德乡24208人，耿湾乡9209人，四合原乡5151人，秦团乡7104人，山城乡8454人，南湫乡5902人，罗山川乡7360人，虎洞乡12078人，小南沟乡12487人，车道乡19049人，毛井乡16164人，芦家湾乡10495人。
？年，环县辖4个镇、19个乡：环城镇、曲子镇、甜水镇、木钵镇、天池乡、吴城子乡、演武乡、合道乡、何坪乡、樊家川乡、八珠乡、洪德乡、耿湾乡、四合原乡、秦团庄乡、山城乡、南湫乡、罗山川乡、虎洞乡、小南沟乡、车道乡、毛井乡、芦家湾乡。
2008年末，全县面积9236平方千米。辖4个镇、16个乡：环城镇、曲子镇、甜水镇、木钵镇、天池乡、演武乡、合道乡、樊家川乡、八珠乡、洪德乡、耿湾乡、秦团庄乡、山城乡、南湫乡、罗山川乡、虎洞乡、小南沟乡、车道乡、毛井乡、芦家湾乡，共有250个行政村，1485个村民小组。农村人口6.66万户32.62万人。
2010年第六次人口普查，环县常住总人口302918人，其中，环城镇65251人，曲子镇23622人，甜水镇10764人，木钵镇18074人，天池乡17187人，演武乡10676人，合道乡18059人，樊家川乡10619人，八珠乡10819人，洪德乡21015人，耿湾乡9305人，秦团庄乡5551人，山城乡7843人，南湫乡4272人，罗山川乡6569人，虎洞乡11216人，小南沟乡9619人，车道乡17608人，毛井乡11888人，芦家湾乡8423人，四合原旅游开发办公室4538人。
2014年，省民政厅（甘民复〔2014〕143号）批复同意撤销洪德乡，设立洪德镇。2015年，省民政厅（甘民复〔2015〕155号）批复同意撤销合道乡、樊家川乡、虎洞乡、毛井乡，设立合道镇、樊家川镇、虎洞镇、毛井镇。