县以古楼烦部族为名。楼烦原是一个古老民族或部落的名称。西周至春秋时的楼烦国相当于北起呼和浩特市，南至雁北朔州一带，后扩展壮大，其范围大致包括北至内蒙清水河一带，西达阴山之南，南到山西灵石，东迄河北平山县，东南边缘太原市区。
唐武德四年（621）置六度县，故治在今娄烦镇北15千米东六度村，属管州。六年废入静乐县。龙纪元年（889）置楼烦县，于县置宪州，县属之；又置天池县，亦属宪州，故治在今娄烦镇东南20千米孔河沟村，后徙治今娄烦镇东南18千米天池店村。宋咸平五年（1002）天池县废入静乐县，宪州徙治今静乐县境，楼烦县改属岚州。蒙古太祖十六年（1221）楼烦县废入管州。
1971年5月设立娄烦县（4月6日国务院批准、4月14日山西省革委会批准），以静乐县的娄烦等8个人民公社为其行政区域，属吕梁地区管辖。1972年4月改属太原市管辖（3月9日山西省革委会批准；1975年11月8日国务院批准）。
1998年末，娄烦县面积1276平方千米。人口10.85万人，其中非农业人口1.61万人，农业人口9.24万人。辖3个镇、9个乡：娄烦镇、静游镇、杜交曲镇、米峪乡、罗家岔乡、龙泉乡、河杨树底乡、庙湾乡、四家坪乡、天池店乡、盖家庄乡、马家庄乡。共有4个居委会，217个村委会，249个自然村。县政府驻娄烦镇。
2000年第五次人口普查，娄烦县常住总人口109412人，其中，娄烦镇24077人，静游镇11370人，杜交曲镇7472人，庙湾乡6926人，龙泉乡6418人，河杨树底乡4704人，四家坪乡3229人，马家庄乡11299人，罗家岔乡7023人，盖家庄乡5271人，米峪镇乡9781人，天池店乡11842人。
2001年，撤销四家坪乡，并入娄烦镇；撤销龙泉乡、河杨树底乡，并入静游镇；撤销罗家岔乡，并入马家庄乡。调整后，娄烦县辖3个镇、5个乡：娄烦镇、杜交曲镇、静游镇；庙湾乡、马家庄乡、盖家庄乡、米峪镇乡、天池乡。其中，娄烦镇辖37个村。
2010年第六次人口普查，娄烦县常住总人口105841人，其中，娄烦镇42520人，静游镇17921人，杜交曲镇4493人，庙湾乡2705人，马家庄乡15786人，盖家庄乡4768人，米峪镇乡8070人，天池店乡9578人。