县以城北柱石山“石柱擎天”得名。元为湖广行省武冈路绥宁县及靖州路会同边地。明洪武二十五年（1392年）置天柱千户所，属湖广靖州卫；万历二十五年（1597年）置天柱县，析会同、绥宁二县地益之，属湖广布政司靖州；崇祯十年（1637年）迁治龙塘，改龙塘县，不久回治天柱，仍复天柱县名。清雍正五年天柱县改隶贵州，属黎平府；十二年（1639年）改隶镇远府。
民国二年（1913年）天柱属黔东道；十二年（1923年）直属于贵州省；二十四年（1935年）属第十行政督察区；二十五年（1936年）改属第七行政督察区。1950年属镇远专区，1956年划入黔东南苗族侗族自治州。1958年撤销天柱县并入锦屏县，1961年恢复天柱县。
1996年，天柱县辖10个镇、6个乡：凤城镇、邦洞镇、坪地镇、兰田镇、瓮洞镇、远口镇、坌处镇、高酿镇、石洞镇、白市镇、社学乡、渡马乡、注溪乡、竹林乡、地湖乡、江东乡。县政府驻凤城镇。
2000年第五次人口普查，天柱县总人口348302人，其中：风城镇52194人，邦洞镇37512人，坪地镇18081人，兰田镇26614人，瓮洞镇18013人，高酿镇27487人，石洞镇25464人，远口镇23944人，坌处镇13902人，白市镇30607人，社学乡19478人，渡马乡16904人，注溪乡5008人，地湖乡3899人，竹林乡13395人，江东乡15800人。
2003年末，天柱县总人口40.95万人，其中非农业人口2.87万人；以侗、苗为主的少数民族人口40.2万人，占98.2%。辖10个镇、6个乡，315个村委会、11个居委会。
2007年末，天柱县总面积2201平方千米，总人口41.99万人，其中少数民族41.2万人（侗族28.4万人，占总人口的67.64%；苗族12.9万人，占总人口的30.6%），非农业人口3万人，辖10个镇、6个乡，11个居委会、315个行政村。
2010年第六次人口普查，天柱县常住总人口263850人，其中：凤城镇57909人，邦洞镇27096人，坪地镇12894人，兰田镇18886人，瓮洞镇12439人，高酿镇17878人，石洞镇16038人，远口镇17525人，坌处镇9372人，白市镇22780人，社学乡14452人，渡马乡11919人，注溪乡3407人，地湖乡2464人，竹林乡8060人，江东乡10731人。2010年末，天柱县常住人口26.42万人。
2011年末，天柱县面积2201平方千米。常住人口25.80万人；户籍人口40.62万人，其中少数民族人口39.92万人，非农业人口9.34万人。辖10个镇、6个乡，11个居委会、315个行政村。