西漢于今縣北端古城設富昌縣，屬西河郡，東漢廢，隋復設，唐又廢。五代后梁乾化元年（911年）于府谷鎮始設府谷縣并兼為府州治，以府谷名縣。同光年間移治留得人堡（即今址）。據《文獻通考》：“唐末置府谷鎮，后唐升府谷為縣。縣從鎮名也”。另據《陜西志輯要》：“因境有府谷，故名。”

金初廢州、縣，金末于境西北升建寧堡設建寧縣。蒙古至元六年（1269年）廢建寧縣復設府谷縣，屬葭州。清屬榆林府。1914年屬榆林道。1928年直屬省。1949年屬榆林分區。1950年屬榆林專區。1958年省入神木縣，1961年復設。1969年屬榆林地區。1999年屬榆林市。

1991年，全縣總面積3212平方千米，人口17.4萬人。轄麻鎮、哈鎮、永安3個鎮和大昌汗廟溝門等20個鄉，359個行政村。

1997年，高石崖鄉改為高石崖鎮，新民鄉改為新民鎮，孤山河鄉改為孤山鎮，廟溝門鄉改為廟溝門鎮，黃甫鄉改為黃甫鎮，付家墕鄉改為付家墕鎮。至此，府谷縣轄9個鎮、14個鄉：府谷鎮、黃甫鎮、付家墕鎮、廟溝門鎮、新民鎮、孤山鎮、哈鎮、麻鎮、高石崖鎮、王家墩鄉、武家莊鄉、磧塄鄉、木瓜鄉、田家寨鄉、三道溝鄉、大昌汗鄉、趙五家灣鄉、老高川鄉、大岔鄉、清水鄉、墻頭鄉、古城鄉、海則廟鄉。總面積3229平方千米，總人口約19.8萬人，縣政府駐府谷鎮。

2000年第五次人口普查，府谷縣常住總人口224957人，其中：府谷鎮54160人、高石崖鎮18657人、黃甫鎮8413人、麻鎮鎮5100人、哈鎮鎮4089人、廟溝門鎮8761人、新民鎮13865人、孤山鎮10298人、付家墕鎮5261人、海則廟鄉6212人、清水鄉8181人、墻頭鄉4242人、古城鄉7998人、大岔鄉5140人、趙五家灣鄉4883人、三道溝鄉7327人、大昌汗鄉5871人、老高川鄉8975人、田家寨鄉7738人、木瓜鄉9476人、磧楞鄉7480人、武家莊鄉6087人、王家墩鄉6743人。

2001年，撤銷付家墕鎮、高石崖鎮并入府谷鎮，撤銷大岔鄉并入哈鎮鎮。調整后，府谷縣轄7個鎮、13個鄉：府谷鎮、黃甫鎮、麻鎮鎮、哈鎮鎮、廟溝門鎮、新民鎮、孤山鎮、海則廟鄉、清水鄉、墻頭鄉、古城鄉、趙五家灣鄉、三道溝鄉、大昌汗鄉、老高川鄉、田家寨鄉、木瓜鄉、磧楞鄉、武家莊鄉、王家墩鄉。

2003年，府谷縣轄府谷鎮、麻鎮、哈鎮、孤山鎮、新民鎮、廟溝門鎮、黃甫鎮7個鎮和海則廟鄉、大昌汗鄉、三道溝鄉、老高川鄉、古城鄉、墻頭鄉、清水鄉、老五家灣鄉、木瓜鄉、磧塄鄉、田家寨鄉、武家莊鄉、王家墩鄉13個鄉，共有364個村委會、10個社區。

2009年，撤銷清水鄉、大昌汗鄉、古城鄉、三道溝鄉、老高川鄉，設立清水鎮（陜民發[2009]64號）、大昌汗鎮（2010年1月23日正式撤鄉設鎮）、古城鎮、三道溝鎮、老高川鎮。調整后，府谷縣轄12個鎮、8個鄉：府谷鎮、黃甫鎮、麻鎮鎮、哈鎮鎮、廟溝門鎮、新民鎮、孤山鎮、清水鎮、大昌汗鎮、古城鎮、三道溝鎮、老高川鎮、海則廟鄉、墻頭鄉、趙五家灣鄉、田家寨鄉、木瓜鄉、磧楞鄉、武家莊鄉、王家墩鄉。

2010年第六次人口普查，府谷縣常住總人口260585人，其中：府谷鎮119394人，黃甫鎮7356人，麻鎮3160人，哈鎮5232人，廟溝門鎮16149人，新民鎮18371人，孤山鎮9630人，清水鎮5279人，大昌汗鎮10466人，古城鎮5693人，三道溝鎮12137人，老高川鎮14909人，海則廟鄉4140人，墻頭鄉2397人，趙五家灣鄉2975人，田家寨鄉8861人，木瓜鄉4063人，磧塄鄉4608人，武家莊鄉3018人，王家墩鄉2747人。

2011年，撤銷磧塄鄉并入府谷鎮，撤銷趙五家灣鄉并入廟溝門鎮，撤銷海則廟鄉并入清水鎮，撤銷墻頭鄉并入黃甫鎮，撤銷王家墩鄉、武家莊鄉合并設立武家莊鎮，撤銷木瓜鄉設立木瓜鎮，撤銷田家寨鄉設立田家寨鎮。調整后，府谷縣轄15個鎮：府谷鎮、黃甫鎮、麻鎮、哈鎮、廟溝門鎮、新民鎮、孤山鎮、清水鎮、古城鎮、三道溝鎮、大昌汗鎮、老高川鎮、武家莊鎮、木瓜鎮、田家寨鎮。

2012年末，府谷縣面積3201.8平方千米，戶籍人口243873人，常住人口26.18萬人。2013年末，府谷縣轄15個鎮，共有10個社區、232個行政村，縣政府駐府谷鎮。

2015年，撤銷麻鎮，并入黃甫鎮。調整后，府谷縣轄14個鎮。