宋太平兴国七年（982）建火山军，治平四年（1067）置火山县，故治在今城关东南35千米旧县镇。熙宁四年（1071）废火山县。金贞元元年（1153）置河曲县。取“河千里一曲”之义名县。据《读史方舆纪要》，县城西濒黄河，恰当河之弯曲处，因名河曲。
金大定二十二年（1182）升火山军为火山州，县属之。大定末年改火山州为睲州，隶河东北路。蒙古至元二年（1265）废河曲县及睲州。明洪武二年（1369）复置河曲县，六年废，十三年再置，属太原府。清雍正二年（1724）改属保德州。乾隆二十七年（1762）县徙今治。民国初年属雁门道，道废后直属省。
1949年属兴县专区。1952年属忻县专区。1958年偏关县及保德县之一部并入，属晋北专区。1960年偏关、保德2县析出。1961年复属忻县专区。1967年属忻县地区。1983年属忻州地区。2000年属地级忻州市。
1996年，河曲县面积1323平方千米，人口约13万人。辖4个镇、17个乡：城关镇、楼子营镇、刘家塔镇、巡镇镇、树儿梁乡、南墕乡、寺墕乡、五花城乡、鹿固乡、新窑乡、旧县乡、葛真龙乡、沙坪乡、社梁乡、红崖峁乡、土沟乡、单寨乡、前川乡、阴塔乡、沙泉乡、赵家沟乡。县政府驻城关镇。
2000年第五次人口普查，河曲县常住总人口138811人，其中，城关镇39052人，楼子营镇9605人，刘家塔镇7806人，巡镇镇14089人，树儿粱乡5613人，五花城乡4067人，鹿固乡4160人，寺也乡4131人，南也乡2865人，单寨乡3287人，土沟乡4078人，前川乡3423人，红崖峁乡2336人，旧县乡8133人，抄坪乡3712人，新窑乡4973人，社梁乡2489人，葛真龙乡2747人，沙泉乡5541人，阴塔乡4128人，赵家沟乡2576人。
2001年区划调整后，全县辖4个镇、9个乡：文笔镇、楼子营镇、刘家塔镇、巡镇、鹿固乡、前川乡、单寨乡、土沟乡、旧县乡、沙坪乡、社梁乡、沙泉乡、赵家沟乡。县政府驻文笔镇。
2010年第六次人口普查，河曲县常住总人口145136人，其中，文笔镇74307人，楼子营镇7207人，刘家塔镇9694人，巡镇镇15044人，鹿固乡5412人，前川乡3173人，单寨乡3383人，土沟乡2421人，旧县乡6372人，沙坪乡3981人，社梁乡5064人，沙泉乡7421人，赵家沟乡1657人。
2015年末，河曲县辖4个镇、9个乡（合计13个），11个居委会、340个村委会（合计351个）。