唐末置武州，故治在今城关北15千米大武州村。又置遮虏军，故治在今城关西北20千米五王城村，后废。五代唐改武州为毅州。宋为岚州岚谷地。辽重熙九年（1040）复为武州，兼置神武县为州治，隶西京道。宋宣和五年（1123）归宋，隶云中路。寻入金，废神武县入武州，隶西京路。元改隶大同路。明洪武初年废。洪武七年设镇西卫。嘉靖十六年（1537）建五寨堡，以堡辖东、西、南、北、中5大牧寨而得名。
清雍正三年（1725）升堡为县，属宁武府。民国初年废府，县改属雁门道，道废后直属省。1949年属兴县专区。1952年属忻县专区。1958年以岢岚县及神池县之一部并入，属晋北专区。1961年岢岚、神池2县析出，复属忻县专区。1967年属忻县地区。1983年属忻州地区。2000年属地级忻州市。
1996年，五寨县面积1346平方千米，人口约10万人。辖3个镇、15个乡：城关镇、三岔镇、小河头镇、前所乡、经堂寺乡、孙家坪乡、梁家坪乡、黄土坡乡、杏岭子乡、刘家圪台乡、胡会乡、李家坪乡、新寨乡、韩家楼乡、下鹿角乡、白草庄乡、东秀庄乡、李庄乡。县政府驻城关镇。
2000年第五次人口普查，五寨县常住总人口108651人，其中，城关镇33463人，小河头镇5146人，三岔镇11067人，前所乡10462人，李家坪乡5022人，经堂寺乡937人，黄土坡乡1258人，孙家坪乡4561人，梁家坪乡3337人，胡会乡6855人，新寨乡6070人，韩家楼乡5467人，李庄乡1443人，刘台乡2264人，下鹿角乡2239人，白草庄乡1822人，东秀庄乡4500人，杏岭子乡2738人。
2001年区划调整后，全县辖3个镇、9个乡：砚城镇、小河头镇、三岔镇、前所乡、李家坪乡、孙家坪乡、梁家坪乡、胡会乡、新寨乡、韩家楼乡、东秀庄乡、杏岭子乡。县政府驻砚城镇。
2010年第六次人口普查，五寨县常住总人口107632人，其中，砚城镇44962人，小河头镇4473人，三岔镇12861人，前所乡10362人，李家坪乡3792人，孙家坪乡4392人，梁家坪乡2514人，胡会乡5630人，新寨乡5026人，韩家楼乡5327人，东秀庄乡4793人，杏岭子乡3500人。
2015年末，五寨县辖3个镇、9个乡（合计12个），6个居委会、250个村委会（合计256个）。