夏商，时属冀州。
西周时以恒山镇属并州。
春秋，属代国。
秦朝，秦始皇始置县，称为崞县，属雁门郡。
不久改称平舒，属代郡。
西汉，平舒县废，复置崞县，属恒山郡。
王莽新朝期间，改为崞张县，仍属常山（即恒山）郡。
东汉，恢复崞县名，三国，沿袭之。
北魏，时迁都平城（即今大同），为京城内地，改名石城县，属神武郡。
天兴元年，改称崞山县。
东魏，改为廊州。
北齐，又改为北显州。
隋朝，北显州改称平寇县，后又改回崞县。
唐朝，始称浑源。
五代，晋县随州入辽仍为浑源县。
金朝，贞祐二年（1214）于县置浑源州。
元朝，初期改浑源县为恒阴县，属西京（即大同），不久，又复用浑源州。
明清，时俱称浑源州，均属大同府。
1912年5月改为浑源县，后属雁门道。
抗日战争时期县境南北山区均为抗日根据地，属晋察冀边区。
1937年，属山西省第一行政督察专员公署。
1939年，属晋察冀边区政府察南雁北办事处。
1940年，先后属晋察冀边区政府二、五、一专署。
1945年，浑源县解放。
1947年，属察哈尔省雁北专署。
1952年，重归山西省，属山西省雁北专署，后改山西省晋北专署，山西省雁北地区行政公署。
1993年，雁北地区与大同市合并，属大同市辖县。