明天顺年间于今址设怀远堡，清雍正九年（1731年）升怀远堡为怀远县，属榆林府。1914年改名横山县，以境内横山得名，属榆林道。1928年直属省。1946年陕甘宁边区横山县由乾岔移治今殿市镇。1949年属榆林分区。1950年属榆林专区。1956年移治李家 （即今址）。1958年省入榆林、米脂二县，1961年复设。1969年属榆林地区。1999年属榆林市。2015年末国务院批复同意撤县改区。
1997年，高镇乡改为高镇，党岔乡改为党岔镇，武镇乡改为武镇，响水乡改为响水镇，赵石畔乡改为赵石畔镇，塔湾乡改为塔湾镇。调整后，横山县辖10个镇、11个乡：横山镇、石湾镇、高镇、殿市镇、响水镇、党岔镇、武镇、波罗镇、赵石畔镇、塔湾镇、魏家楼乡、石窑沟乡、韩岔乡、五龙山乡、南塔乡、白界乡、王有地乡、付家坪乡、雷龙湾乡、双城乡、艾好峁乡。总面积4084平方千米，总人口约30万人，县政府驻横山镇。
2000年第五次人口普查，横山县常住总人口294674人，其中，横山镇52180人、石湾镇15930人、高镇18682人、武镇15657人、党岔镇17742人、响水镇12734人、波罗镇17119人、殿市镇11132人、塔湾镇13308人、赵石畔镇13259人、魏家楼乡10844人、双城乡5567人、石窑沟乡14821人、付家坪乡4686人、王有地乡6396人、白界乡10737人、南塔乡10372人、五龙山乡7500人、韩岔乡16900人、艾好峁乡10069人、雷龙湾乡9039人。
2001年，撤销付家坪乡并入武镇镇，撤销王有地乡并入党岔镇，撤销五龙山乡并入殿市镇。调整后，横山县辖10个镇、8个乡：横山镇、石湾镇、高镇镇、武镇镇、党岔镇、响水镇、波罗镇、殿市镇、塔湾镇、赵石畔镇、魏家楼乡、双城乡、石窑沟乡、白界乡、南塔乡、韩岔乡、艾好峁乡、雷龙湾乡。
2003年，横山县辖横山镇、石湾镇、殿市镇、波罗镇、响水镇、党岔镇、塔湾镇、赵石畔镇、高镇、武镇10个镇和白界乡、雷龙湾乡、南塔乡、韩岔乡、石窑沟乡、艾好峁乡、魏家楼乡、双城乡8个乡，共有358个行政村、6个社区。
2010年第六次人口普查，横山县常住总人口288053人，其中，横山镇86246人，石湾镇12942人，高镇17828人，武镇14367人，党岔镇19396人，响水镇10319人，波罗镇15539人，殿市镇17172人，塔湾镇8634人，赵石畔镇7885人，魏家楼乡7798人，双城乡4335人，石窑沟乡8923人，白界乡22170人，南塔乡8644人，韩岔乡12226人，艾好峁乡5837人，雷龙湾乡7792人。
2011年，撤销双城乡、魏家楼乡合并设立魏家楼镇，撤销石窑沟乡、韩岔乡合并设立韩岔镇，撤销艾好峁乡并入赵石畔镇，撤销南塔乡并入响水镇。调整后，横山县辖12个镇、2个乡：横山镇、石湾镇、高镇镇、武镇镇、党岔镇、响水镇、波罗镇、殿市镇、塔湾镇、赵石畔镇、韩岔镇、魏家楼镇、白界乡、雷龙湾乡。
2012年末，横山县面积4299.1平方千米，户籍人口370803人，常住人口28.95万人。2013年末，横山县辖12个镇、2个乡，共有6个社区、362个行政村，县政府驻横山镇。
2015年，撤销横山镇，设立横山街道；撤销雷龙湾乡，设立雷龙湾镇；撤销白界乡，设立白界镇（榆政函[2015]42号）。调整后，横山县辖1个街道、13个镇：横山街道、石湾镇、高镇镇、武镇镇、党岔镇、响水镇、波罗镇、殿市镇、塔湾镇、赵石畔镇、韩岔镇、魏家楼镇、雷龙湾镇、白界镇。
2015年12月3日，国务院（国函[2015]209号）批复同意撤销横山县，设立榆林市横山区，以原横山县的行政区域为横山区的行政区域，横山区人民政府驻横山街道北大街9号。