辽属西京道奉圣州。元属中书省。清属独石口厅。民国初年为独石县。1915年改沽源县，因沽水（今名白河）发源于县南九龙泉而得名。1948年改宝源县，1958年并入张北县，1961年复置沽源县。
1996年，沽源县面积3654平方千米，人口22.4万，辖3个镇、10个乡、1个民族乡：平定堡镇、黄盖淖镇、小厂镇、九连城乡、长梁乡、小河子乡、白土窑乡、高山堡乡、丰源店乡、二道渠乡、闪电河乡、西辛营乡、莲花滩乡、大二号回族乡。县政府驻平定堡镇。
2000年第五次人口普查，沽源县常住总人口177143人，其中：平定堡镇42804人，小厂镇10841人，黄盖淖镇13602人，高山堡乡7537人，小河子乡12813人，二道渠乡8430人，大二号回族乡2502人，闪电河乡9769人，长梁乡9832人，丰元店乡7838人，西辛营乡12145人，莲花滩乡5358人，白土窑乡11918人，九连城乡16912人，沽源牧场4842人。
2001年末，全县面积3654平方千米，人口22.98万人。2002年，全县辖4个镇、9个乡、1个民族乡、2个牧场，8个社区、233个行政村。县政府驻平定堡镇。
2003年末，全县面积3599平方千米，人口22.6万人。2004年末，全县辖4个镇、10个乡，5个居委会、233个行政村。
2010年第六次人口普查，沽源县常住总人口174619人，其中：平定堡镇54944人，小厂镇10082人，黄盖淖镇10135人，九连城镇13654人，高山堡乡6322人，小河子乡11032人，二道渠乡8137人，大二号回族乡2624人，闪电河乡9155人，长梁乡8772人，丰源店乡7402人，西辛营乡11138人，莲花滩乡4735人，白土窑乡10127人，榆树沟4856人，沙梁子439人，小城子631人，东大门434人。