环县在历史上属西北边陲之地，在传说的远古，禹贡九州之时，属雍州之域。三代之前，又属古西戎地。《史记·周本纪》载：“不窋末年，夏后氏政衰，去稷不务，不窋以失其官而奔戎狄之间”。今庆阳城“东南三里有不窋故城”（《元和郡县志》），东山有不窋墓，形迹宛然。庆阳与环县地境接壤，襟带相连，正为羌戎之地。春秋及战国之初，仍为义渠戎国。秦厉公时（公元前824——前816），始伐义渠，后秦宣太后诱杀义渠王于甘泉宫，置义渠县。其事在周赧王四十三年（前272年）。秦昭襄王时，北筑长城以防胡，战国秦长城绕城西而过，至今城墙遗址犹存。秦始皇统一六国后，分全国三十六郡，环属北地郡。西汉时，又分全国为十三刺史部，环属朔方刺史部北地郡，时北地郡郡治在马领（即今马岭镇），领县十九，环县属方渠县，治所在今合道川口环江与之交汇之处，约曲子镇西北之张旗一带。到后汉之时，属凉州刺史部之北地郡。按《后汉书·地理志》北地郡载，郡治移至富平（今宁夏灵武南），辖六城，大致相当于六县：富平、泥阳、弋居、廉、参戀、灵州，环属参戀地。三国、西晋之时，没入羌胡地，正史无载，缺乏资料可考；东晋十六国时，先属前赵，再属前秦、后秦，后属赫连勃勃之夏国陇东郡；北朝时，为北魏豳州地，后属西魏朔州（治地在今庆阳市庆城县），北周时属宁州西北地郡（治地今庆城县）。逮至隋朝，改西魏之朔州置弘化郡，领县七，环属弘德（今洪德）县，这是隋大业初年事。唐时，改隋弘化郡为庆州，属关内道，置庆州中都督府。天宝时，领县十，环属庆州方渠县。据《旧唐书·地理志》载：“方渠，景龙元年，分马岭置”。治地即今环县县城。又据《新唐书·地理志》：“方渠，神龙三年析马岭置”。其实，神龙三年即景龙元年，为公元707年。“神龙”、“景龙”均为唐中宗李显年号。五代晋天福四年（939年），五月，改方渠镇升为威州（时方渠属灵州），隶灵武，并割木波、马岭二镇属之。这是环县第一次由县治升为州治。周广顺二年三月，因避太祖郭威讳，改威州为环州。这便是环县作为“环州”的最早记载。周世宗显德四年（957年）九月，“以地理不广，人户至简”（《太平寰宇记》），降为通远军。北宋时淳化五年（994年）复为环州，领县一，通远（即环县）。属环庆路经略、安抚使、庆阳府。金时属庆原路之环州，领县一，即通远。元代属巩昌总帅府，仍为环州，领通远一县，至元七年县并入州。明隶陕西行省庆阳府，为环县。清因之，仍属庆阳府环县。康熙八年（1669年），置甘肃省，环县始从陕西省改归甘肃至今，县治自元明以来，均在今县城。此乃环县历史沿革之大略，至于战乱年代以及各朝内部的不断改置调整，其变化纷繁复杂，很难一一弄清，兹不赘述。
