周初分封諸候，槐水流域建有詆國，封龍山南麓建在飛龍邑。戰國初屬中山國，趙滅中山后屬趙國。趙國公子元封于此，元氏縣由此而得名。西漢初設置為縣。西漢恒山郡（后改為常山郡）郡治設在元氏。

1943年1月獲鹿縣路南區域并入元氏縣改稱元獲縣，1949年8月劃歸石家莊專區。1958年5月元氏高邑兩縣合并為高元縣，同年12月贊皇并入，改稱元氏縣。1960年5月撤銷石家莊專區，元氏縣改屬石家莊市，1961年復設石家莊專區，元氏復屬之，1962年3月三縣分置，元氏縣恢復原建置。

1996年鄉鎮調整后，元氏縣轄5鎮、11鄉。1997年，元氏縣面積668.4平方千米，人口37.5萬人。轄5個鎮、10個鄉：槐陽鎮、因村鎮、宋曹鎮、南因鎮、南佐鎮、趙同鄉、蘇陽鄉、馬村鄉、北褚鄉、姬村鄉、東張鄉、蘇村鄉、北正鄉、前仙鄉、黑水河鄉。縣政府駐槐陽鎮。

1998年，姬村鄉改姬村鎮，元氏縣轄6個鎮、9個鄉：槐陽鎮、南因鎮、南佐鎮、因村鎮、姬村鎮、宋曹鎮、東張鄉、趙同鄉、馬村鄉、北褚鄉、蘇陽鄉、蘇村鄉、北正鄉、前仙鄉、黑水河鄉。

2000年第五次人口普查，元氏縣常住總人口386518人，其中：槐陽鎮70259人，因村鎮28867人，南佐鎮15788人，宋曹鎮31235人，南因鎮33606人，姬村鎮25788人，馬村鄉32057人，東張鄉33499人，趙同鄉25030人，北褚鄉20917人，蘇村鄉13247人，蘇陽鄉21623人，北正鄉12183人，前仙鄉9186人，黑水河鄉13233人。

2002年，元氏縣面積668.4平方千米，人口約38.7萬人，轄6個鎮、9個鄉，4個社區、208個行政村，縣政府駐槐陽鎮文化路。

2006年末，元氏縣總人口39.61萬人，轄6個鎮、9個鄉、1個辦事處：槐陽鎮、宋曹鎮、南因鎮、殷村鎮、姬村鎮、南佐鎮、東張鄉、蘇陽鄉、趙同鄉、北褚鄉、馬村鄉、北正鄉、蘇村鄉、前仙鄉、黑水河鄉、城區街道辦事處。共有？個社區、208個行政村。

2010年第六次人口普查，元氏縣常住總人口418466人，其中：城區街道31002人，槐陽鎮50859人，因村鎮29344人，南佐鎮15704人，宋曹鎮33601人，南因鎮35344人，姬村鎮27538人，馬村鄉33268人，東張鄉38312人，趙同鄉28165人，北褚鄉20697人，蘇村鄉14154人，蘇陽鄉23608人，北正鄉13189人，前仙鄉9727人，黑水河鄉13954人。

2014年，省民政廳（冀民函[2014]42號）批復同意撤銷北褚鄉，設立北褚鎮。2015年1月26日，省民政廳批復同意撤銷馬村鄉，設立馬村鎮。調整后，全縣轄8個鎮、7個鄉、1個辦事處。