西汉置翟道、浅水二县，东汉末废。十六国后秦在今县南置中部县，北魏兼置中部郡，并分西北部地置狄道县。西魏大统九年（543年）中部郡、县迁至县境杏城（今桥山镇南的南城），北周改狄道县为利人县，后废。
隋开皇九年（589年）因避文帝父杨忠名讳改中部县为内部县；大业三年（607年）内部县迁治今址。唐武德二年（619年）复称中部县，并在县城兼置坊州。蒙古至元六年（1269年）撤销坊州，县属鄜州。1914年属榆林道。1928年直属省。
1944年因县城北桥山上有中华民族始祖轩辕黄帝陵（传为黄帝衣冠冢），更名为黄陵县。1948年属黄龙分区。1950年5月属延安分区，10月属延安专区。1968年属延安地区。1996年属延安市。
1950年全县设5区22乡。1956年3月，宜君县店头区店头、仓村、官庄、集贤、腰坪、建庄6乡88个自然村及鄜县南道德、新庄科2乡17个自然村归黄陵县。黄陵县北谷、南谷、永乐3乡43个自然村归洛川县，辖地为今黄陵县地。1958年12月，撤销宜君县，焦坪公社归铜川市，其余地区并入黄陵县。全县调整为桥山、隆坊、店头、宜君、偏桥、棋盘、五里镇7个公社，19313户，辖地为今黄陵县地和宜君县地（不含云梦、县口、焦坪3乡）。
1961年9月，宜君县恢复，黄陵县南部划归宜君县；黄陵县设城关、桥山、侯庄、田庄、龙首、太贤、阿党、隆坊、店头、仓村、建庄、双龙12个公社，辖地为今黄陵县地。1964年5月成立城关镇公社，辖3个大队、4个生产队和5个居委会，驻地设城关；桥山公社迁至康崖底村。
1984年9月撤社改乡，改店头、隆坊、田庄为镇，城关镇称桥山镇，桥山乡称康崖底乡，建庄乡称腰坪乡。1988年，全县设桥山、店头（七里镇）、田庄、隆坊4镇及龙首、双龙、仓村、腰坪、阿党、侯庄、太贤、康崖底8乡，共19388户，91422人。
1996年，黄陵县面积2288平方千米，共27247户，112740人。辖4个镇、8个乡：桥山镇、隆坊镇、田庄镇、店头镇、阿党乡、太贤乡、龙首乡、侯庄乡、康崖底乡、仓村乡、双龙乡、腰坪乡，共12个居委会、191个行政村。县政府驻桥山镇。
1998年，双龙乡改为双龙镇，龙首乡改为龙首镇，阿党乡改为阿党镇。调整后，黄陵县辖7个镇、5个乡。
2000年第五次人口普查，黄陵县常住总人口133988人，其中：桥山镇32576人，店头镇28717人，隆坊镇15187人，田庄镇6689人，龙首镇6288人，阿党镇5702人，双龙镇4242人，太贤乡6928人，侯庄乡6949人，仓村乡8004人，康崖底乡5937人，腰坪乡6769人。
2001年，撤销龙首镇、康崖底乡并入桥山镇。区划调整后，黄陵县辖6个镇、4个乡：桥山镇、店头镇、隆坊镇、田庄镇、阿党镇、双龙镇、太贤乡、侯庄乡、仓村乡、腰坪乡。
2010年第六次人口普查，黄陵县常住总人口129803人，其中：桥山镇45302人，店头镇29676人，隆坊镇14603人，田庄镇5185人，阿党镇5625人，双龙镇6435人，太贤乡5453人，候庄乡5407人，仓村乡5585人，腰坪乡6532人。
2011年，撤销侯庄乡并入田庄镇，撤销太贤乡并入阿党镇，撤销腰坪乡并入店头镇。调整后，黄陵县辖6个镇、1个乡：桥山镇、店头镇、隆坊镇、田庄镇、阿党镇、双龙镇、仓村乡。
2012年末，黄陵县面积2286.7平方千米，户籍人口129410人，常住人口13.01万人。2013年末，黄陵县辖6个镇、1个乡，共有7个社区、191个行政村，县政府驻桥山镇。
2015年，撤销仓村乡，并入隆坊镇；撤销桥山镇，设立桥山街道。调整后，黄陵县辖1个街道、5个镇：桥山街道、店头镇、隆坊镇、田庄镇、阿党镇、双龙镇。