汉代以前为古羌人游牧之地，汉元始四年（4年）县境东部属西海郡，西海郡废除后复为羌地。
东晋十六国时，为鲜卑乙弗部和契翰部驻牧地，南北朝时属吐谷浑辖地。
隋大业五年（609年）隶属西海郡宣德县。
隋朝灭亡后属吐谷浑。
唐高宗龙朔三年（663年）吐蕃攻灭吐谷浑，至北宋时期属于吐蕃领地。
元代为吐蕃等处宣慰使司辖区，隶宣政院。
明代前期为塞外四卫之一的罕东卫属地。
罕东卫西迁后，属于朵甘行都指挥使司辖区。
正德七年（1512年）东蒙古进入此地驻牧，崇祯十年（1637年）又为西蒙古（厄鲁特蒙古）和硕特部首领顾实汗领地。
清雍正三年（1725年）编定青海蒙古29旗时，该区东部编为和硕特部北前旗驻牧地，西部编为北右旗驻牧地，隶属钦差办理青海蒙古番子事务大臣管辖。
清乾隆、嘉庆年间，环青海湖藏族八部落中的汪什代海部落进入该区驻牧，蒙古族逐渐退出。
1917年该区属于都兰理事公署，1930年属都兰县。
1950年为都兰县第二区（汪什代海区），1954年正式设立县级天峻藏族自治区，“天峻”正式成为政区名称。
1955年改为天峻县，沿用至今。