夏朝属冀州，称覃怀。周初，称怀邑。秦始皇二十六年（公元前221年），秦统一后，置怀县。秦始皇二十八年（公元前219年），置武德县（在今圪垱店乡大城村）。东魏天平三年（536年），温县治所迁移至今武陟县大虹桥乡温村。隋开唐十六年（596年），分修武县南部置武陟县。唐武德二年（619年），复置怀县。唐武德四年（621年），复置武陟县（在今阳城乡原老城村，1982年，沁河杨庄改道，老城村搬迁，老城遗址已成河道）。唐贞观元年（627年），废怀县入武陟县。五代十国时期，武陟县属怀州。元，武陟县属怀庆路总管府。明，武陟县属河南布政使怀庆府。明，武陟县属河南省怀庆府。1913年，废怀庆府，道治由武陟移驻汲县。1914年，武陟县属河北道。1916年，武陟县直属河南省民国政府。1932年，武陟县属河南省第四行政区。
1945年2月15日。建立修获武抗日民主政府，治所在今获嘉县徐营村，后移至武陟县北小段村，属太行七专署，辖武陟县木栾店以东地区。同年2月22日，建立修武县抗日民主政府，治所在今武陟县小董村，辖武陟县沁河以北地区。5月，建立温陟县抗日民主政府，治所在今武陟县古樊村，辖武陟县沁河以南地区。1945年10月28日，建立武陟县民主政府，治所在武陟县小董村，辖武陟县沁河南北地区。1946年10月，武陟县民主政府转移至博爱韩高城一带。1947年4月，武陟县民主政府返驻小董村，修获武县并入武陟县。1948年10月，武陟全境解放。1949年8月，武陟县属平原省新乡行政专员公署。1952年12月，武陟县属河南省新乡行署。1986年1月，武陟县属焦作市管辖。
1997年，武陟县面积832平方千米，人口60.1万，辖7个镇、8个乡：木城镇、詹店镇、西陶镇、龙源镇、宁郭镇、谢旗营镇、大封镇、嘉应观乡、乔庙乡、圪垱店乡、三阳乡、小董乡、大虹桥乡、北郭乡、阳城乡。县政府驻木城镇。
2000年第五次人口普查，全县总人口642544人，其中：木城镇25030人、詹店镇40307人、西陶镇45921人、谢旗营镇62726人、大封镇70023人、宁郭镇28609人、龙源镇61096人、嘉应观乡52665人、乔庙乡43705人、圪垱店乡40473人、三阳乡38898人、小董乡41005人、大虹桥乡28050人、北郭乡36435人、阳城乡27601人。
2005年，武陟县乡镇区划调整：撤销阳城乡，将其行政区域划归大虹桥乡管辖，大虹桥乡政府驻地不变，11月29日正式挂牌。截至2005年12月31日，武陟县辖7个镇、7个乡：木城镇、詹店镇、西陶镇、龙源镇、宁郭镇、大封镇、谢旗营镇；嘉应观乡、大虹桥乡、圪垱店乡、乔庙乡、三阳乡、北郭乡、小董乡。
2011年10月28日，经河南省政府批准，焦作市行政区划作如下调整：将武陟县宁郭镇的留后、小油、大油、代村、丰顺店、大聂、张桥、小麻、小聂、中聂、南田塘11个行政村划归三阳乡管辖；将武陟县三阳乡的马村、北官庄、大李3个行政村划归宁郭镇管辖；将调整后的宁郭镇整建制划归焦作市山阳区管辖（豫民行批[2011]70号）。至此，武陟县辖6个镇、7个乡：木城镇、詹店镇、西陶镇、龙源镇、大封镇、谢旗营镇；嘉应观乡、大虹桥乡、圪垱店乡、乔庙乡、三阳乡、北郭乡、小董乡。
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