天祝縣境，夏商周時屬雍州，為戎、羌駐牧之地。

秦朝，為月氏地。

漢初，被匈奴所據;漢武帝時建河西四郡，至西晉時分屬武威郡和金城郡;東晉十六國時分屬武威、昌松、廣武3郡。

隋代，為涼州武威郡所轄。

唐朝，屬隴右道涼州武威郡。

五代時，屬涼州，由吐蕃折逋氏家族統治。

北宋，屬西涼府;公元1036年后為西夏屬地。

元代，設永昌路，分屬西涼州和莊浪縣。

明朝，設陜西行都司，先后屬莊浪衛、涼州衛和古浪守御千戶所。

清代，屬涼州府，由武威、平番、古浪3縣轄之;乾隆十八年(1753)設莊浪茶馬理番同知，管轄3縣所屬的今天祝藏族部落。

民國，初屬甘涼道，由平番縣轄;民國三年(1914)裁莊浪茶馬同知，設莊浪茶馬廳理番委員，由平番縣長兼任;民國十六年(1927)改平番縣為永登縣;民國二十五年(1936)取境內天堂、祝貢二寺之首字為名設天祝鄉，屬永登縣;民國二十七年(1938)天祝鄉改為永登縣第四區;民國二十九年(1940)復設天祝鄉;民國三十三年(1944)廢莊浪茶馬廳。

1949年9月3日，永登縣解放，同年成立永登縣天祝區;1950年5月6日成立天祝自治區(縣級)，屬武威專區;1953年10月22日改稱天祝藏族自治區，1955年7月19日，更名為天祝藏族自治縣，屬武威專區;1955年10月，撤銷武威、酒泉兩專區，其轄區并入張掖專區，天祝藏族自治縣屬張掖專區;1958年12月，撤銷古浪縣建置，其轄區并入天祝縣;1961年11月，恢復武威專區，天祝縣劃歸武威專區管轄;1961年12月，恢復古浪縣原建置。

截至2013年，天祝縣下轄9鎮10鄉，分別為:安遠鎮、哈溪鎮、華藏寺鎮、打柴溝鎮、炭山嶺鎮、賽什斯鎮、石門鎮、松山鎮、天堂鎮、朵什鄉、大紅溝鄉、東大灘鄉、西大灘鄉、賽拉隆鄉、毛藏鄉、東坪鄉、祁連鄉、旦馬鄉和抓喜秀龍鄉。共有176個行政村，18個社區。