汉代县境置宁县，东晋时沦废。

唐代属文德县。

辽代于今宣平堡置大新镇。

金代于今宣平堡置宣平县，又于今阳门堡置阳门县。

明洪武二十六年（1393年）于今左卫镇置万全左右卫。明永乐二年 （1404年） 移万全右卫治所于德胜口堡城，即今万全城。

清代康熙三十二年 （1693年） 裁改万全右卫置万全县，辖附近西路所属地域及张家口、膳房堡、新开口、新河口、洗马林等。

民国时期，万全县隶属直隶省口北道，县名仍旧。

民国三年（1914年） 县治所移至张家口堡子里。

民国二十六年（1937年）9月，属日伪察南自治政府。

民国二十七年（1938年）1月，日伪万全县公署在张家口成立。

民国二十八年（1939年）9月3日因与日伪蒙疆联合自治政府同治于张家口，万全县治所遂迁回万全城。

民国三十年（1941年）4月1日万全与怀安县合并，称万安县，治所柴沟堡，隶属于蒙疆联合自治政府察南政厅。

1945年8月，建立中共万全县委县政府。

1948年11月，万全县属察哈尔省察南专区。

1958年，同怀安县合并，称怀安县，治所柴沟堡。1961 年底两县分开，恢复万全县置，治所万全城。

1983年7月1日，万全治所由万全城迁到孔家庄。

1993年，万全县划归张家口市管辖。

2016年1月27日，张家口市部分行政区划调整获国务院批复，同意撤销万全县，设立万全区，管辖范围和政府驻地不变。