商、周为“亘方”，属侯国。

春秋为赤狄东山皋落氏地，属晋国。

战国属魏，曰王垣。秦置垣县，隶河东郡，西汉因之，东汉、三国、西晋均属河东郡。

北魏皇兴四年（470年），改为白水县，属邵上郡。孝昌年间（525—527年）撤邵上郡，于阳壶建邵郡，白水县分设为白水、青廉二县。

西魏大统三年（537年），改邵郡为邵州，改白水县为亳城县，与青廉县同属邵州。北周另置蒲原县。

隋大业初，废邵州，亳城、青廉和蒲原合为垣县，属绛郡。义宁元年（617年），在今古城镇置邵原郡，垣县分设为垣县、青廉、亳城三县属之。

唐武德元年（618年），属邵州。武德五年（622年），省亳城入垣县。贞观元年（627年），撤青廉入垣县。龙朔二年（662年），改属洛州。乾封二年（667年），还属绛州。天授二年（691年），又属洛州。长安二年（702年），还属绛州。贞元三年（787年），改属陕州。元和三年（808年），复属绛州。五代称垣县，属绛州。

北宋初年间，改名垣曲县，仍属绛州。金兴定四年（1220年），属翼州。元复属绛州。至元三年（1266年），撤垣曲并入绛县。至元十六年（1279年）复置。

明隶平阳府。清雍正二年（1724年），属解州。雍正七年（1729年），改属绛州。

民国3年（1914年），属河东道，后废道直属于省。

民国26年（1937年），属山西省第七行政公署。中华人民共和国成立后，1950年属运城专区，1954年属晋南专区，1972年属运城地区。2000年底，运城地区撤地设市，垣曲县属运城市。