北魏时置怀荒镇，金代设柔远县。元代为“腹里”之地。清属张家口理事同知厅。1914年废厅置张北县，因位于张家口以北，故名张北县。
1996年，张北县面积4185平方千米，人口约37万人，辖4个镇、14个乡：张北镇、公会镇、二台镇、大囫囵镇、台路沟乡、油篓沟乡、单晶河乡、大河乡、海流图乡、馒头营乡、二泉井乡、两面井乡、黄石崖乡、郝家营乡、白庙滩乡、小二台乡、三号乡、战海乡。县政府驻张北镇。
2000年第五次人口普查，张北县常住总人口297741人，其中：张北镇62790人，公会镇13065人，二台镇20690人，大囫囵镇14901人，台路沟乡9801人，油篓沟乡17959人，馒头营乡12364人，二泉井乡14941人，单晶河乡10715人，大河乡13667人，海流图乡15712人，两面井乡13943人，黄石崖乡11337人，郝家营乡10862人，白庙滩乡9216人，小二台乡10045人，战海乡9044人，三号乡11860人，沙沟乡8704人，宇宙营乡6125人。
2001年末，全县面积4185平方千米，人口37.03万人。2002年，全县辖4个镇、16个乡、1个牧场，9个社区、387个行政村。
2003年末，全县面积4232平方千米，人口37.2万人。2004年末，全县辖4个镇、16个乡（其中，沙沟、宇宙营2乡由张家口市察北管理区管理），9个居委会、384个行政村。
2010年第六次人口普查，张北县常住总人口318669人，其中：张北镇129338人，公会镇7923人，二台镇18673人，大囫囵镇11314人，台路沟乡7182人，油篓沟乡12647人，馒头营乡8986人，二泉井乡11531人，单晶河乡7944人，大河乡11740人，海流图乡11770人，两面井乡10185人，大西湾乡7276人，郝家营乡8956人，白庙滩乡7558人，小二台乡7858人，战海乡7628人，三号乡9890人，沙沟乡5699人，宇宙营乡4438人，察北10133人。
2011年，撤销沙沟乡，将黄山管理处、石门管理处划入后，设立沙沟镇（冀民函[2010]218号，张家口市政府政字[2011]17号）。2013年，撤销小二台乡，设立小二台镇（冀民函[2013]120号）。调整后，全县辖6个镇、14个乡。
【2011年7月1日，南山路、花园街、张库南街、北辰路四个街道办事处（非正式行政区划）挂牌成立】