春秋為白狄之地，后歸晉國。

戰國時屬魏國，后歸秦。

秦至西漢，屬陽周縣轄區。

東漢屬膚施縣。

北魏神龜元年（518）在北部設立大斌縣，南部屬于城中縣（隋代改為城平縣）。

北宋至道年間，被西夏占據。

治平四年（1067），后漸收復，歸永興軍路延州管轄。

元符二年（1099），改歸永興路綏德軍，威戎堡屬延安府。

金正大三年（1226），升綏平、懷寧寨為綏平、懷寧縣，改克戎寨為定戎縣，屬鄜延路綏德州。

元至元四年（1267），懷寧縣并入清澗縣，定戎縣并入米脂縣。

明代分屬延安路綏德州、清澗縣、米脂縣，隸延安府。

清屬綏德州。

民國年間分屬陜西省綏德、清澗、米脂、衡山縣。

橫山隸陜西省第一區專員公署，綏德、清澗、米脂隸陜西省第二區專員公署。

1935-1936年夏，本境部分地區歸米西縣、秀延縣等蘇維埃政權。

1940年2月，歸屬陜甘寧邊區政府。

1941年8月，綏德警備區在雙湖峪鎮設立綏米清安邊辦事處，擬在西川籌建一個新縣。

1942年9月，籌建完畢，命名為西川辦事處，將原綏德、米脂、清澗等縣邊界處的插花地區劃歸辦事處管轄，隸屬于陜甘寧邊區綏德分區專員公署，相當于一個縣級政權。

1942年，陜甘寧邊區政府設立西川行政區辦事處，同年改名綏西辦事處。

1943年11月，綏德專署擬將綏西辦事處更名為西川縣，并呈報陜甘寧邊區政府批準。

1943年12月，陜甘寧邊區政府發布命令，從1944年元旦起：“正式成立縣人民政府，為紀念革命先烈李子洲同志，命名該縣為子洲縣�！�1944年1月，子洲縣正式成立，隸屬陜甘寧邊區綏德分區。

1950年5月，隸屬陜西省綏德專區。

1956年10月，綏德專區撤銷，劃歸榆林專區。

1958年12月，子洲并入綏德縣。

1961年8月，恢復子洲縣建制，隸屬榆林專區。

1969年，屬榆林地區。

2000年7月，榆林地區撤銷，設立地級榆林市，子洲縣隸屬榆林市。