環縣在歷史上屬西北邊陲之地，禹貢九州之時，屬雍州之域。三代之前，又屬古西戎地。

春秋及戰國之初，仍為義渠戎國。

秦厲公時，始伐義渠，后秦宣太后誘殺義渠王于甘泉宮，置義渠縣。秦始皇統一六國后，分全國三十六郡，環屬北地郡。

西漢時，又分全國為十三刺史部，環屬朔方刺史部北地郡，時北地郡郡治在馬領(即今馬嶺鎮)，領縣十九，環縣屬方渠縣，治所在今合道川口環江與之交匯之處，約曲子鎮西北之張旗一帶。后漢之時，屬涼州刺史部之北地郡。

三國、西晉之時，沒入羌胡地，正史無載，缺乏資料可考;

東晉十六國時，先屬前趙，再屬前秦、后秦，后屬赫連勃勃之夏國隴東郡;北朝時，為北魏豳州地，后屬西魏朔州(治地在今慶陽市慶城縣)，北周時屬寧州西北地郡(治地今慶城縣)。

隋朝，改西魏之朔州置弘化郡，領縣七，環屬弘德(今洪德)縣。

唐時，改隋弘化郡為慶州，屬關內道，置慶州中都督府。天寶時，領縣十，環屬慶州方渠縣。

五代晉天福四年(939年)，五月，改方渠鎮升為威州(時方渠屬靈州)，隸靈武，并割木波、馬嶺二鎮屬之。周廣順二年(952年)，因避太祖郭威諱，改威州為環州。這便是環縣作為"環州"的最早記載。周世宗顯德四年(957年)九月，降為通遠軍。

北宋淳化五年(994年)復為環州，領縣一，通遠(即環縣)。屬環慶路經略、安撫使、慶陽府。

金時屬慶原路之環州，領縣一，即通遠。

元代屬鞏昌總帥府，仍為環州，領通遠一縣，至元七年縣并入州。

明隸陜西行省慶陽府，為環縣。

清因之，仍屬慶陽府環縣。康熙八年(1669年)，置甘肅省，環縣始從陜西省改歸甘肅，縣治自元明以來，均在縣城。

環縣是人類文明的發源地，歷史悠久，人杰地靈。這里是華夏農耕文化的發祥地和中華民族最早的繁衍生息地之一，早在舊石器時代晚期已有人類活動。隋朝置縣以來，環縣就是兵家必爭之地。曾涌現出諸多仁人志士、英杰賢達，南宋王淵，明代魏鎮、魏錕，晚清明將董福祥、張俊，道情皮影藝人解長春，《咱們的領袖毛澤東》詞作者、農民詩人孫萬福等名人輩出。