西漢置翟道、淺水二縣，東漢末廢。十六國后秦在今縣南置中部縣，北魏兼置中部郡，并分西北部地置狄道縣。西魏大統九年（543年）中部郡、縣遷至縣境杏城（今橋山鎮南的南城），北周改狄道縣為利人縣，后廢。

隋開皇九年（589年）因避文帝父楊忠名諱改中部縣為內部縣；大業三年（607年）內部縣遷治今址。唐武德二年（619年）復稱中部縣，并在縣城兼置坊州。蒙古至元六年（1269年）撤銷坊州，縣屬鄜州。1914年屬榆林道。1928年直屬省。

1944年因縣城北橋山上有中華民族始祖軒轅黃帝陵（傳為黃帝衣冠冢），更名為黃陵縣。1948年屬黃龍分區。1950年5月屬延安分區，10月屬延安專區。1968年屬延安地區。1996年屬延安市。

1950年全縣設5區22鄉。1956年3月，宜君縣店頭區店頭、倉村、官莊、集賢、腰坪、建莊6鄉88個自然村及鄜縣南道德、新莊科2鄉17個自然村歸黃陵縣。黃陵縣北谷、南谷、永樂3鄉43個自然村歸洛川縣，轄地為今黃陵縣地。1958年12月，撤銷宜君縣，焦坪公社歸銅川市，其余地區并入黃陵縣。全縣調整為橋山、隆坊、店頭、宜君、偏橋、棋盤、五里鎮7個公社，19313戶，轄地為今黃陵縣地和宜君縣地（不含云夢、縣口、焦坪3鄉）。

1961年9月，宜君縣恢復，黃陵縣南部劃歸宜君縣；黃陵縣設城關、橋山、侯莊、田莊、龍首、太賢、阿黨、隆坊、店頭、倉村、建莊、雙龍12個公社，轄地為今黃陵縣地。1964年5月成立城關鎮公社，轄3個大隊、4個生產隊和5個居委會，駐地設城關；橋山公社遷至康崖底村。

1984年9月撤社改鄉，改店頭、隆坊、田莊為鎮，城關鎮稱橋山鎮，橋山鄉稱康崖底鄉，建莊鄉稱腰坪鄉。1988年，全縣設橋山、店頭（七里鎮）、田莊、隆坊4鎮及龍首、雙龍、倉村、腰坪、阿黨、侯莊、太賢、康崖底8鄉，共19388戶，91422人。

1996年，黃陵縣面積2288平方千米，共27247戶，112740人。轄4個鎮、8個鄉：橋山鎮、隆坊鎮、田莊鎮、店頭鎮、阿黨鄉、太賢鄉、龍首鄉、侯莊鄉、康崖底鄉、倉村鄉、雙龍鄉、腰坪鄉，共12個居委會、191個行政村。縣政府駐橋山鎮。

1998年，雙龍鄉改為雙龍鎮，龍首鄉改為龍首鎮，阿黨鄉改為阿黨鎮。調整后，黃陵縣轄7個鎮、5個鄉。

2000年第五次人口普查，黃陵縣常住總人口133988人，其中：橋山鎮32576人，店頭鎮28717人，隆坊鎮15187人，田莊鎮6689人，龍首鎮6288人，阿黨鎮5702人，雙龍鎮4242人，太賢鄉6928人，侯莊鄉6949人，倉村鄉8004人，康崖底鄉5937人，腰坪鄉6769人。

2001年，撤銷龍首鎮、康崖底鄉并入橋山鎮。區劃調整后，黃陵縣轄6個鎮、4個鄉：橋山鎮、店頭鎮、隆坊鎮、田莊鎮、阿黨鎮、雙龍鎮、太賢鄉、侯莊鄉、倉村鄉、腰坪鄉。

2010年第六次人口普查，黃陵縣常住總人口129803人，其中：橋山鎮45302人，店頭鎮29676人，隆坊鎮14603人，田莊鎮5185人，阿黨鎮5625人，雙龍鎮6435人，太賢鄉5453人，候莊鄉5407人，倉村鄉5585人，腰坪鄉6532人。

2011年，撤銷侯莊鄉并入田莊鎮，撤銷太賢鄉并入阿黨鎮，撤銷腰坪鄉并入店頭鎮。調整后，黃陵縣轄6個鎮、1個鄉：橋山鎮、店頭鎮、隆坊鎮、田莊鎮、阿黨鎮、雙龍鎮、倉村鄉。

2012年末，黃陵縣面積2286.7平方千米，戶籍人口129410人，常住人口13.01萬人。2013年末，黃陵縣轄6個鎮、1個鄉，共有7個社區、191個行政村，縣政府駐橋山鎮。

2015年，撤銷倉村鄉，并入隆坊鎮；撤銷橋山鎮，設立橋山街道。調整后，黃陵縣轄1個街道、5個鎮：橋山街道、店頭鎮、隆坊鎮、田莊鎮、阿黨鎮、雙龍鎮。