縣因衛(wèi)得名。“左云”為左云川衛(wèi)的省稱(chēng)，由大同左衛(wèi)與云川衛(wèi)合并取名。春秋時(shí)為北狄白羊部牧地，戰(zhàn)國(guó)為趙地。西漢置武州（周）縣，故治在今城關(guān)東側(cè)古城村，屬雁門(mén)郡。新莽改名桓州縣，東漢復(fù)舊，晉廢。北魏初為內(nèi)地，后設(shè)武周縣，屬代郡。隋廢入云內(nèi)縣。唐為云中縣地，遼置德州，金復(fù)稱(chēng)云中縣【金置云川縣（習(xí)稱(chēng)云西縣）】。
　　元屬大同縣地。明洪武四年（1371年）置大同都尉，治白羊城（即今左云縣城）。永樂(lè)七年（1409年）大同左衛(wèi)自大同徙治鎮(zhèn)朔衛(wèi)故城（即今城關(guān)）。正統(tǒng)十四年（1449年）云川衛(wèi)自大同遷此與大同左衛(wèi)同治，改稱(chēng)左云川衛(wèi)。
　　清初改稱(chēng)左云衛(wèi)。雍正三年（1725年）升衛(wèi)為縣，屬朔平府。民國(guó)初年屬雁門(mén)道，道廢后直屬省。1949年屬察哈爾省。1952年復(fù)歸山西省，先后屬雁北專(zhuān)區(qū)、晉北專(zhuān)區(qū)、雁北地區(qū)。1993年屬大同市。
　　1997年，左云縣轄3鎮(zhèn)11鄉(xiāng)：城關(guān)鎮(zhèn)、店灣鎮(zhèn)、鵲兒山鎮(zhèn)、小京莊鄉(xiāng)、張家場(chǎng)鄉(xiāng)、酸茨河鄉(xiāng)、楊千堡鄉(xiāng)、馬道頭鄉(xiāng)、三屯鄉(xiāng)、漢圪塔鄉(xiāng)、陳家窯鄉(xiāng)、威魯鄉(xiāng)、管家堡鄉(xiāng)、水窯鄉(xiāng)。縣政府駐城關(guān)鎮(zhèn)。
　　2000年第五次人口普查，左云縣總?cè)丝?63366人，其中：城關(guān)鎮(zhèn)44084人，鵲兒山鎮(zhèn)17087人，店灣鎮(zhèn)35823人，管家堡鄉(xiāng)5208人，張家場(chǎng)鄉(xiāng)8811人，威魯鄉(xiāng)4642人，陳家窯鄉(xiāng)800人，漢圪塔鄉(xiāng)2098人，三屯鄉(xiāng)6482人，馬道頭鄉(xiāng)13130人，小京莊鄉(xiāng)5183人，酸茨河鄉(xiāng)4128人，水窯鄉(xiāng)8850人，揚(yáng)千堡鄉(xiāng)7040人。
　　2001年，撤銷(xiāo)威魯鄉(xiāng)，其行政區(qū)域并入管家堡鄉(xiāng)；撤銷(xiāo)陳家窯鄉(xiāng)、漢圪塔鄉(xiāng)，其行政區(qū)域并入三屯鄉(xiāng)；撤銷(xiāo)楊千堡鄉(xiāng)，其行政區(qū)域并入張家場(chǎng)鄉(xiāng)；撤銷(xiāo)酸茨河鄉(xiāng)，其行政區(qū)域并入小京莊鄉(xiāng)；將原城關(guān)鎮(zhèn)更名為云興鎮(zhèn)。區(qū)劃調(diào)整后，全縣轄3個(gè)鎮(zhèn)、6個(gè)鄉(xiāng)：云興鎮(zhèn)、鵲兒山鎮(zhèn)、店灣鎮(zhèn)、管家堡鄉(xiāng)、張家場(chǎng)鄉(xiāng)、三屯鄉(xiāng)、馬道頭鄉(xiāng)、小京莊鄉(xiāng)、水窯鄉(xiāng)。縣政府駐云興鎮(zhèn)。