春秋为白狄之地，后归晋国。
战国时属魏国，后归秦。
秦至西汉，属阳周县辖区。
东汉属肤施县。
北魏神龟元年（518）在北部设立大斌县，南部属于城中县（隋代改为城平县）。
北宋至道年间，被西夏占据。
治平四年（1067），后渐收复，归永兴军路延州管辖。
元符二年（1099），改归永兴路绥德军，威戎堡属延安府。
金正大三年（1226），升绥平、怀宁寨为绥平、怀宁县，改克戎寨为定戎县，属鄜延路绥德州。
元至元四年（1267），怀宁县并入清涧县，定戎县并入米脂县。
明代分属延安路绥德州、清涧县、米脂县，隶延安府。
清属绥德州。
民国年间分属陕西省绥德、清涧、米脂、衡山县。
横山隶陕西省第一区专员公署，绥德、清涧、米脂隶陕西省第二区专员公署。
1935-1936年夏，本境部分地区归米西县、秀延县等苏维埃政权。
1940年2月，归属陕甘宁边区政府。
1941年8月，绥德警备区在双湖峪镇设立绥米清安边办事处，拟在西川筹建一个新县。
1942年9月，筹建完毕，命名为西川办事处，将原绥德、米脂、清涧等县边界处的插花地区划归办事处管辖，隶属于陕甘宁边区绥德分区专员公署，相当于一个县级政权。
1942年，陕甘宁边区政府设立西川行政区办事处，同年改名绥西办事处。
1943年11月，绥德专署拟将绥西办事处更名为西川县，并呈报陕甘宁边区政府批准。
1943年12月，陕甘宁边区政府发布命令，从1944年元旦起：“正式成立县人民政府，为纪念革命先烈李子洲同志，命名该县为子洲县。”1944年1月，子洲县正式成立，隶属陕甘宁边区绥德分区。
1950年5月，隶属陕西省绥德专区。
1956年10月，绥德专区撤销，划归榆林专区。
1958年12月，子洲并入绥德县。
1961年8月，恢复子洲县建制，隶属榆林专区。
1969年，属榆林地区。
2000年7月，榆林地区撤销，设立地级榆林市，子洲县隶属榆林市。