古代为羌戎氏族居住之地，属雍州。战国时属义渠国，秦属北地郡。汉置三水县，属安定郡。隋时境内分属他楼县及鸣沙县。唐时在他楼县置缘州，县境西南地区属缘州，韦州仍属灵武郡鸣沙县。咸亨三年（672年）在韦州地置安乐州，安置吐谷浑部族。大中三年（849年）改安乐州为威州。宋属西夏国，在今韦州设监军司，后改为静塞军。元时属甘肃行省宁夏府路。明弘治十四年（1501年）在豫旺城设平虏守御千户所。清同治十二年（1873年）在下马关设平远县，隶属甘肃省固原直隶州。
1914年改平远县为镇戎县，划归宁夏道（朔方道）。1928年3月改镇戎县为豫旺县。1929年，宁夏道自甘肃省分出，建立宁夏省，豫旺县属宁夏省。1936年6月，中国工农红军西征解放了豫旺县，先后在豫旺县境内建立了工农（苏维埃）政权，驻下马关。后改建为豫海县回民自治政府，驻王家团庄。豫海县辖地是豫旺和海原东部的回民聚居区，是中国历史上第一个县级回民自治政府。时过不久红军转移，马鸿逵部恢复了国民党豫旺县。
1938年，国民党豫旺县政府由下马关迁至迁至同心老城“半角（个）城”，县名改为同心县。1954年3月，宁夏省建立了河东回族自治区，同心县归其管辖。同年，撤销宁夏省并入甘肃省，河东回族自治区属甘肃省管辖。1955年5月，河东回族自治区改称吴忠回族自治州。1958年宁夏回族自治区成立，同心县直属自治区。1972年，组建银南地区，同心县归属宁夏回族自治区银南地区（1998年改为地级吴忠市）。
1936年红军解放同心，废除了旧的区、乡、联保、保、甲制，实行区、乡制。当时豫海县共辖14个区。1937年国民党同心县政权恢复，又实行区、乡、保、甲制，后又撤销区，改为乡、保、甲制。1940年，宁夏省将韦州、下马关、红城水划归盐池县。同心县解放前，全县辖13个乡42保。第一乡驻同心城，辖4保；第二乡驻丁家二沟，辖3保；第三乡驻喊叫水，辖2保；第四乡驻周家段头，辖3保；第五乡驻河草沟，辖3保；第六乡驻王家团庄，辖2保；第七乡驻麻圪瘩，辖3保；第八乡驻倒墩子，辖3保；第九乡驻吊堡子，辖2保；第十乡驻豫旺城，辖5保；第十一乡驻马家高庄，辖5保；第十二乡驻沈家湾，辖3保；第十三乡驻镇家岔，辖4保。
1949年，宁夏解放，两个盐池县的局面结束，韦州、下马关、红城水复归同心县。全县建置为6个区24个乡86个村。1950年，调整为7个区31个乡：第一区驻同心城，辖城关、湾断头、丁家二沟、麻圪瘩、丁家塘、李家山等6个乡；第二区驻喊叫水，辖下流水、上油房庄、五丰台、马家河湾等4个乡；第三区原驻关口湾，后迁新庄集，辖吴家堡、新庄集、徐冰水、马断头、耍艺山等5个乡；第四区驻韦州，辖徐家河湾等4个乡；第五区驻下马关，辖下马关、刘家滩、红城水、田家老庄等4个乡；第六区驻豫旺，辖豫旺、邱家渠、马家南湾、杜家滩等4个乡；第七区驻王家团庄，辖王家团庄、黄草岭、虎家红湾、苏家岭等4个乡。
1958年10月，全县在原7个区的基础上组建跃进、喊叫水、金铜、星火、下马关、豫旺、宏伟等7个公社，区、乡均撤销，公社下辖管理区。1961年9月，跃进、金铜、星火、宏伟4个公社分别更名为城关、新庄集、韦州、王家团庄公社；公社规模划小，从城关、喊叫水、新庄集3个公社中各划出一部分组成纪家庄公社；自城关公社分设了窑山公社；从喊叫水公社分设了下流水公社；从下马关公社分设了田家老庄公社；从豫旺公社分设了羊路公社；韦州公社保持不变。全县共分为14个公社。
1982年6月，在县城增置同心镇。1984年1月将所有公社改为乡；同时，划出城关乡的清水河以东和喊叫水乡的桃山以东组建了河西乡。1986年3月，改韦州、下马关2乡为镇。1992年8月，改豫旺乡为豫旺镇；改王家团庄乡为王团镇；撤销河西乡，分设为河西镇和丁家塘乡。至此，全县辖同心、韦州、下马关、豫旺、王团、河西等6镇和城关、窑山、纪家、新庄集、田家老庄、马家高庄、张家塬、羊路、喊叫水、下流水、丁家塘等11乡。【以上主要根据《宁夏现代政区变迁沿革》（冯茂著，宁夏人民出版社，1998年9月第1版），部分有改动】
1996年，全县面积7018平方千米（《中国政区大典》数据），人口约31.5万人。辖6个镇、11个乡：同心镇、韦州镇、下马关镇、河西镇、王团镇、豫旺镇、城关乡、喊叫水乡、下流水乡、纪家乡、窑山乡、新庄集乡、田老庄乡、马高庄乡、张家塬乡、羊路乡、丁家塘乡。县政府驻同心镇。【注：1998年，设立红寺堡开发区管委会，为自治区政府派出机构，行使县级政府职能】
2000年第五次人口普查，同心县常住总人口328741人，其中，同心镇34978人，河西镇22974人，韦州镇24156人，下马关镇23875人，预旺镇26023人，王团镇26888人，城关乡19821人，丁家塘乡19624人，纪家乡10661人，窑山乡11501人，喊叫水乡8871人，下流水乡11163人，新庄集乡20029人，田老庄乡10646人，马高庄乡17302人，张家垣乡12979人，羊路乡11766人，石狮管委会10702人，石炭沟区4782人。
2002年9月，自治区政府明确红寺堡开发区区域界限，划定红寺堡区域总面积为1774.5平方公里（宁政函〔2002〕137号），并将同心县石炭沟（扬黄灌溉）开发区（乡级）成建制划归红寺堡开发区（宁政函〔2002〕138号）。
2004年，将同心县的喊叫水乡划归中宁县管辖；同年7月，自治区政府同意以盐兴公路北约3.5公里的山脊线为界，将同心县韦州镇巴庄村北部27平方公里的区域划归红寺堡开发区。
2008年，自治区政府批复同意将海原县兴隆乡划归同心县管辖。
2010年3月，自治区政府同意批复将同心县韦州镇巴庄、塘坊梁两村及甘沟村部分地域（韦州河东岸）划归吴忠市红寺堡区管辖（宁政发〔2010〕35号）。
2010年第六次人口普查，同心县常住总人口318153人，其中，豫海镇83887人，河西镇40914人，韦州镇22925人，下马关镇21150人，予旺镇20320人，王团镇36729人，丁塘镇39028人，田老庄乡16846人，马高庄乡13853人，张家塬乡12657人，兴隆乡9844人。