清徐古称梗阳，始建于春秋。隋开皇十六年（596年）于梗阳故城置清源县，“因县西清源水为名”，属并州。大业二年（606年）废入晋阳县。唐武德元年（618年）复置，仍属并州。开元十一年（723年）改属太原府。金大定二十九年（1189年）析清源（东境）、平晋、榆次3县地置徐沟县，属太原府，故治在今徐沟镇。兴定四年（1220年）改属晋州。
元属冀宁路。明复属太原府。清乾隆二十八年（1763年）清源县废入徐沟县。1912年复置清源县，1915年再度并入徐沟县。1917年恢复清源县，与徐沟县俱属冀宁道；道废后直属省。1952年7月，清源、徐沟两县合并，取两县县名首字，称为清徐县，县城在清源镇。时属榆次专区。1958年属太原市。
1996年，清徐县面积609平方千米，人口约27万人。辖4个镇、9个乡：清源镇、东于镇、孟封镇、徐沟镇、马峪乡、西谷乡、集义乡、吴村乡、王答乡、高花乡、杨房乡、柳杜乡、碾底乡。
1998年末，清徐县面积609.5平方千米；人口28.75万人，其中非农业人口3.16万人，农业人口25.59万人；辖13个乡镇，9个居委会、195个村委会，211个自然村。
2000年第五次人口普查，清徐县常住总人口328787人，其中，清源镇60027人，徐沟镇26983人，东于镇28841人，盂封镇16862人，马峪乡15186人，碾底乡4928人，吴村乡23423人，柳杜乡19930人，西谷乡20230人，王答乡50923人，扬房乡14225人，高花乡19604人，集义乡27625人。
2001年，碾底乡并入马峪乡，吴村乡并入清源镇，杨房乡并入孟封镇，高花乡并入徐沟镇。调整后，清徐县辖4个镇、5个乡：清源镇、东于镇、徐沟镇、孟封镇；马峪乡、柳乡、西谷乡、王答乡、集义乡。其中，清源镇总人口79002人。
2010年第六次人口普查，清徐县常住总人口343861人，其中，清源镇116598人，徐沟镇48040人，东于镇27620人，孟封镇31488人，马峪乡18628人，柳杜乡19449人，西谷乡19086人，王答乡35930人，集义乡27022人。
2015年末，清徐县辖4个镇、5个乡（合计9个），24个居委会、188个村委会（合计212个）。