清光绪《绥德府志》：米脂“金县名。本宋米脂城，以地有米脂水，沃壤宜粟，其米汁淅之如脂，故以名城，金升为县，因宋旧名。”另据《梦溪笔谈》：“鄜延境内有石油，旧有‘高奴县出脂水’，即此也。”西汉于县西北设独乐县，东汉废。北魏于今县东北置抚宁郡，西魏设开疆县，为抚宁郡治；于境西设抚宁县，属抚宁郡。
隋开皇三年（583年）废郡。唐初废开疆县【一说北周保定三年（563）设银州。隋代大业三年（607）撤银州，设雕阴郡。唐朝贞观（628）废雕阴郡，复置银洲，改设银州郡】。五代十国时属定难军。北宋至道（995-997年）后废抚宁县。后受西夏统治，在今县城所在地先建毕家砦，后改米脂砦。元丰四年（1081年）置宋军收复，始建米脂城。
金正大三年（蒙古太祖二十一年，1226年）于米脂砦（即今址）设米脂县，属绥德州。元、明、清均属绥德州管辖。明崇祯十六年（1643），李自成在西安建立大顺政权，改米脂县为天保县，隶属延安府，清复称米脂县。1914年属榆林道。1928年直属省。后属第一督察区（榆林）。
1937年7月，米脂县划属陕甘宁边区，隶属绥德专区。1941年属陕甘宁边区绥德分区。1950年属绥德专区。1956年9月属榆林专区。1958年12月省葭县并入，1961年9月析出复设。1969年属榆林地区。1999年属榆林市。
1997年，杨家沟乡改为杨家沟镇，杜家沟乡改为杜家沟镇，沙家店乡改为沙家店镇，印斗乡改为印斗镇。调整后，米脂县辖7镇8乡：米脂镇、龙镇、印斗镇、沙家店镇、桃镇、杨家沟镇、 杜家石沟镇、李家站乡、十里铺乡、城郊乡、桥河岔乡、高渠乡、郭家砭乡、 郭兴庄乡、姬家岔乡。总面积1212平方千米，总人口20.6万人，县政府驻米脂镇。
2000年第五次人口普查，米脂县常住总人口200626人，其中：米脂镇28128人、桃镇镇10883人、龙镇镇16621人、杨家沟镇14222人、杜家石沟镇16793人、沙家店镇13950人、印斗镇11679人、城郊乡20199人、姬家岔乡9564人、桥河岔乡11377人、高渠乡9207人、李家站乡8327人、郭兴庄乡9027人、郭家砭乡5737人、十里铺乡14912人。
2001年，撤销城郊乡并入米脂镇并更名为银州镇，撤销郭家砭乡并入龙镇镇。调整后，米脂县辖7个镇、6个乡：银洲镇、桃镇镇、龙镇镇、杨家沟镇、杜家石沟镇、沙家店镇、印斗镇、姬家岔乡、桥河岔乡、高渠乡、李家站乡、十里铺乡、郭兴庄乡。
2003年，米脂县辖银州镇、杨家沟镇、桃镇、印斗镇、沙家店镇、龙镇、杜家石沟镇7个镇和十里铺乡、姬家岔乡、桥河岔乡、高渠乡、李家站乡、郭兴庄乡6个乡，共有396个行政村、6个社区。
2010年第六次人口普查，米脂县常住总人口154953人，其中：银州镇61956人，桃镇6698人，龙镇11365人，杨家沟镇9259人，杜家石沟镇9966人，沙家店镇7727人，印斗镇8503人，姬家岔乡6196人，桥河岔乡8051人，高渠乡4939人，李家站乡3469人，十里铺乡11248人，郭兴庄乡5576人。
2011年，撤销姬家岔乡并入桃镇镇，撤销高渠乡并入银州镇，撤销李站乡并入沙家店镇，撤销郭兴庄乡设立郭兴庄镇。调整后，米脂县辖8个镇、2个乡：银洲镇、桃镇、龙镇、杨家沟镇、杜家石沟镇、沙家店镇、印斗镇、郭兴庄镇、桥河岔乡、十里铺乡。
2012年末，米脂县面积1168.4平方千米，户籍人口224330人，常住人口15.51万人。2013年末，米脂县辖8个镇、2个乡，共有5个社区、395个行政村，县政府驻银州镇。
2015年，撤销银州镇，设立银州街道；撤销桥河岔乡，并入印斗镇；撤销十里铺乡，设立城郊镇，将原银州镇的芦山、刘家湾、姬桥、官庄、宋家沟、党家沟、孙家沟、杨家砭、蒋沟、孟岔、背东山、党家焉、小沟、镇子湾、井家山、五里沟、姬家峁社区划归城郊镇。调整后，米脂县辖1个街道、8个镇：银洲街道、桃镇、龙镇、杨家沟镇、杜家石沟镇、沙家店镇、印斗镇、郭兴庄镇、城郊镇。