府谷夏、商為要服地；西周為荒服地；戰國時期屬魏國，為固陽榆中地；秦為上郡地；西漢高祖七年（前200年），在今府谷縣曾設西河郡郡治和富昌縣治，遺址在今古城鄉；三國兩晉南北朝時為匈奴所據；隋為榆林郡銀城縣地；唐朝時設府谷城，為鎮；五代后唐天佑七年設府谷縣，后漢初升永安軍；宋朝設麟府路、府州、府谷縣；為路、州、軍、縣治。元為府州、領府谷縣；明、清仍為府谷縣、明朝曾在府谷孤山設延綏右衛；民國時為府谷縣，解放區為神府特區、府谷縣；1947年11月，成立府谷縣人民政府，歸晉綏邊區領導；1949年6月改屬陜甘寧邊區；1958年12月與神木縣合并，1961年9月與神木縣分治至今。
據考古資料，遠古時期，府谷就有先民繁衍生息。境內發現的最早的有據今7000年左右的新石器時代的原始遺址。新莊子遺址（位于廟溝門鄉新莊子村）屬于仰韶文化(（前5000年～3000年），連城峁遺址（位于廟溝門鄉連城峁村）屬于仰韶龍山文化（前2800年～2300年），朱家灣、橋溝北蓋峁、大、小石堡遺址屬于龍山文化。
夏、商時期（約前21世紀～前11世紀），為要服地，在雍州翟族境內。
西周（前11世紀～前770）屬固陽榆中地，為荒服，屬雍州白翟的一部分。
春秋時期（前770～前475）仍為白翟地，屬晉國。（一說為林胡族地）。
戰國時期（前475～前221）為固陽榆中地，屬魏國，后屬趙國。
秦（前221～前206）為上郡地。
西漢（前206～23）設富昌縣（府谷縣東北部及準格爾旗南部），屬西河郡。王莽改名富成縣，東漢（25～220）撤銷，轄地并入平定縣（準格爾旗南部及府谷縣西部）。
魏晉時期（220～420）為匈奴地。東晉屬赫連氏大夏國（都城在今靖邊縣白城子）。
北魏（386～534）為五原郡固陽并永安郡地。
北周（557～581）為銀城縣（今神木縣北部及府谷縣地）地。
隋（581～618）為銀城縣地。開皇十年（590）在北部復設富昌縣，南部仍屬銀城縣。
唐（618～907）屬麟州。初為府谷鎮，開元以后縣地分屬銀城、新秦二縣。
五代后唐天佑七年（910）升鎮為縣，八年（911）升府州領府谷縣。不久，因遼國侵擾遷到留得人堡，即今府谷縣城。后漢初升設永安軍，乾佑元年（948）仍設府州，周顯德元年（954）復設永安軍。
宋（960～1279），仍為府州，領府谷縣。徽宗崇寧元年（1102），改為靖康軍。政和五年（1115），賜郡名榮河，又改為保成軍，置麟府路軍馬司，以太原府代州路鈐轄領，屬河東路，以其地處河西，便于控扼西夏。靖康元年（1126），割讓麟、府、豐三州與西夏。紹興九年（1139），夏人陷府州。
金貞元（1153～1155）以后，從西夏收復。正大三年（1226），復設府谷縣，增設建寧縣（故城在府谷縣西北七十里）。
元（1206～1368）初，復建府州，領府谷縣。至元六年（1269），州廢，并建寧縣入府谷縣，隸葭州（道光本《榆林府志》）；一說州、縣俱廢（雍正本《陜西通志》）。
明（1368～1644）為府谷縣，屬葭州。洪武六年（1373），廢。十三年（1380）復置縣，屬延安府葭州。
清（1644～1911）仍為府谷縣，初屬延安府。雍正三年（1725），改屬葭州。乾隆元年（1736），改屬榆林府。
民國時期為府谷縣。元年（1912），廢府制歸省直屬。二年（1913），設陜北觀察使，因屬陜北觀察區。三年（1914），改屬榆林道。十五年（1926），廢道制，復歸省直屬。二十五年（1936）歸陜西省第一行政督察區。
縣境南部，1933年開始建立神府革命根據地，逐漸擴大到原國民黨縣政府統治的大堡、鎮羌、天平等聯堡。1935年3月，成立府谷縣革命委員會，歸陜北省蘇維埃政府領導。
1936年2月，成立神府東北辦事處。4月15日，撤銷神府東北辦事處，成立神府特區抗日人民革命委員會，統轄府谷縣城以南及神木縣、榆林縣、佳縣的部分地區，與國民黨統治的府谷縣并存。
1937年1月28日，神府特區抗日人民革命委員會改為神府特區蘇維埃政府，屬中央政府西北辦事處領導。7月，神府特區蘇維埃政府改為神府縣政府（屬于陜甘寧邊區政府領導），與國民黨統治的府谷縣并存。
1941年9月，神府縣由陜甘寧邊區改屬晉綏邊區代管。
1947年11月，成立府谷縣人民政府，屬晉綏邊區政府領導。
1948年1月，麻地溝解放后，府谷縣黃甫川以東地區，內蒙古十里長灘一帶及山西省河曲縣部分地區于3月合并，組成河府縣（縣府設在麻地溝），歸晉綏邊區政府領導。9月，河府縣撤銷，歸還府谷原屬地。
1949年6月，改屬陜甘寧邊區政府榆林分區。
1950年5月整編時，撤銷神府縣，其轄地分別劃歸府谷、神木兩縣。府谷縣歸屬陜西省榆林專區。
1958年12月，府谷縣撤銷，其轄地劃歸神木縣。縣委、縣人委設在神木縣城關，隸屬仍舊。
1961年9月，恢復府谷縣建置，隸屬仍舊。
1968年3月，府谷縣革命委員會成立，屬榆林地區革命委員會領導。
1981年12月，恢復府谷縣人民政府，隸屬榆林地區行政公署至今。