春秋時期，延慶縣曾是山戎族活動地區(qū)。春秋晚期和戰(zhàn)國初期地屬燕國。秦統(tǒng)一全國后，地屬上谷郡。西漢開始在延慶境內(nèi)設(shè)縣；唐末開始在延慶境內(nèi)設(shè)州。此后二千多年來先后建有居庸縣、夷輿縣、媯川縣、縉山縣、永寧縣、四�？h和延慶縣，并曾先后設(shè)置過儒州、鎮(zhèn)州、龍慶州、隆慶州和延慶州。
唐乾元元年（758）置媯川縣，唐末改稱縉山縣。1567年改延慶州、延慶衛(wèi)。1912年，改延慶州為延慶縣，屬直隸省口北道。1928年屬察哈爾省。1937年8月25日，日本侵略軍占領(lǐng)延慶后，延慶縣隸屬三個偽政府統(tǒng)治。以延慶縣城為中心設(shè)延慶縣，隸屬偽蒙疆自治政府察南政廳（后改為宣化�。�；劉斌堡以東隸屬偽華北自治政府昌平縣。1941年八路軍開辟了“平北”抗日根據(jù)地，今延慶縣分屬昌延聯(lián)合縣和龍延懷聯(lián)合縣。1944年撤銷昌延聯(lián)合縣，重設(shè)延慶縣，與日偽所設(shè)的延慶縣并存。
1945年9月20日，八路軍解放了延慶縣城，以青龍橋為界，青龍橋以南為國民黨統(tǒng)治區(qū)，青龍橋以北為共產(chǎn)黨領(lǐng)導(dǎo)的解放區(qū)。1946年10月12日，國民黨軍隊侵占延慶縣城之后，再次出現(xiàn)分屬共產(chǎn)黨和國民黨管理的兩個延慶縣。1948年5月19日，縣城解放，延慶縣屬察哈爾省。1952年改屬河北省，1958年10月劃歸北京市。2015年10月13日，國務(wù)院（國函[2015]182號）批復(fù)同意撤銷延慶縣，設(shè)立北京市延慶區(qū)，以原延慶縣的行政區(qū)域為延慶區(qū)的行政區(qū)域，延慶區(qū)人民政府駐儒林街道湖北西路1號。
1996年，延慶縣面積1992.5平方千米，人口約27.4萬人。轄8鎮(zhèn)17鄉(xiāng)：延慶鎮(zhèn)、永寧鎮(zhèn)、康莊鎮(zhèn)、八達(dá)嶺鎮(zhèn)、張山營鎮(zhèn)、舊縣鎮(zhèn)、千家店鎮(zhèn)、四海鎮(zhèn)、下屯鄉(xiāng)、西二道河鄉(xiāng)、大榆樹鄉(xiāng)、靳家堡鄉(xiāng)、沈家營鄉(xiāng)、井家莊鄉(xiāng)、劉斌堡鄉(xiāng)、香營鄉(xiāng)、白河堡鄉(xiāng)、清泉鋪鄉(xiāng)、大莊科鄉(xiāng)、黑漢嶺鄉(xiāng)、珍珠泉鄉(xiāng)、小川鄉(xiāng)、紅旗甸鄉(xiāng)、花盆鄉(xiāng)、沙梁子鄉(xiāng)�？h政府駐延慶鎮(zhèn)。
1997年9月，根據(jù)北京市民政局頒發(fā)的《關(guān)于調(diào)整延慶縣七個邊遠(yuǎn)山區(qū)鄉(xiāng)行政區(qū)劃的批復(fù)》：撤銷白河堡鄉(xiāng)，并入香營鄉(xiāng)；撤銷小川鄉(xiāng)，并入珍珠泉鄉(xiāng)；撤銷黑漢嶺鄉(xiāng)，并入四海鎮(zhèn)；撤銷清泉鋪鄉(xiāng)，并入永寧鎮(zhèn)；撤銷紅旗甸鄉(xiāng)、沙梁子鄉(xiāng)、花盆鄉(xiāng)，并入千家店鎮(zhèn)。
2000年，撤銷沈家營鄉(xiāng)，設(shè)立沈家營鎮(zhèn)；撤銷靳家堡鄉(xiāng)，并入張山營鎮(zhèn)；撤銷井家莊鄉(xiāng)、西二道河鄉(xiāng)，設(shè)立井家莊鎮(zhèn)；撤銷下屯鄉(xiāng)，將東紅寺、大路、新大豐營、東官坊、小豐營、小王家堡6個村并入康莊鎮(zhèn)；撤銷大榆樹鄉(xiāng)，與原下屯鄉(xiāng)的下屯、西杏園、東杏園、岳家營、簸箕營、軍營、程家營、新寶莊8個村合并，設(shè)立大榆樹鎮(zhèn)。調(diào)整后，延慶縣轄11個鎮(zhèn)、4個鄉(xiāng)：延慶鎮(zhèn)、八達(dá)嶺鎮(zhèn)、康莊鎮(zhèn)、大榆樹鎮(zhèn)、張山營鎮(zhèn)、井家莊鎮(zhèn)、沈家營鎮(zhèn)、永寧鎮(zhèn)、舊縣鎮(zhèn)、四海鎮(zhèn)、千家店鎮(zhèn)、大莊科鄉(xiāng)、香營鄉(xiāng)、劉斌堡鄉(xiāng)、珍珠泉鄉(xiāng)。
2000年第五次人口普查，延慶縣總?cè)丝?75433人，其中：延慶鎮(zhèn)87891人、康莊鎮(zhèn)27152人、八達(dá)嶺鎮(zhèn)8577人、永寧鎮(zhèn)26674人、舊縣鎮(zhèn)21974人、張山營鎮(zhèn)23811人、四海鎮(zhèn)6252人、千家店鎮(zhèn)10156人、沈家營鎮(zhèn)12022人、大榆樹鎮(zhèn)14572人、井莊鎮(zhèn)11947人、大莊科鄉(xiāng)5288人、劉斌堡鄉(xiāng)7107人、香營鄉(xiāng)8514人、珍珠泉鄉(xiāng)3496人。
2002年，延慶縣面積1992.7平方千米，人口33.36萬人。轄11個鎮(zhèn)、4個鄉(xiāng)：延慶鎮(zhèn)、康莊鎮(zhèn)、八達(dá)嶺鎮(zhèn)、永寧鎮(zhèn)、舊縣鎮(zhèn)、張山營鎮(zhèn)、四海鎮(zhèn)、千家店鎮(zhèn)、沈家營鎮(zhèn)、大榆樹鎮(zhèn)、井家莊鎮(zhèn)；大莊科鄉(xiāng)、劉斌堡鄉(xiāng)、香營鄉(xiāng)、珍珠泉鄉(xiāng)，23個社區(qū)、376個村委會�？h政府駐延慶鎮(zhèn)湖北西路1號。
2005年末，延慶縣戶籍人口27.6萬人。轄11個鎮(zhèn)、4個鄉(xiāng)：延慶鎮(zhèn)、康莊鎮(zhèn)、八達(dá)嶺鎮(zhèn)、大榆樹鎮(zhèn)、井莊鎮(zhèn)、永寧鎮(zhèn)、四海鎮(zhèn)、千家店鎮(zhèn)、舊縣鎮(zhèn)、沈家營鎮(zhèn)、張山營鎮(zhèn)、大莊科鄉(xiāng)、香營鄉(xiāng)、劉斌堡鄉(xiāng)、珍珠泉鄉(xiāng)。共有27個社區(qū)、376個行政村。
2009年10月，在城區(qū)設(shè)立百泉街道、香水園街道、儒林街道；2010年1月20日，香水園、儒林、百泉3個街道辦事處正式掛牌成立。調(diào)整后，全縣轄3個街道、11個鎮(zhèn)、4個鄉(xiāng)：百泉街道、香水園街道、儒林街道、延慶鎮(zhèn)、康莊鎮(zhèn)、八達(dá)嶺鎮(zhèn)、永寧鎮(zhèn)、舊縣鎮(zhèn)、張山營鎮(zhèn)、四海鎮(zhèn)、千家店鎮(zhèn)、沈家營鎮(zhèn)、大榆樹鎮(zhèn)、井莊鎮(zhèn)、大莊科鄉(xiāng)、劉斌堡鄉(xiāng)、香營鄉(xiāng)、珍珠泉鄉(xiāng)。