夏、商、周时期，为少数民族西戎及其支派犬戎所居。

春秋时，为白狄部落居地。

战国时，初为西戎与晋国交界地。以洛河为界割成两块，洛河以西是西戎支派义渠戎国领土；洛河以东属晋。

周威烈王二十三年，韩、赵、魏三诸侯分晋后，洛河以东属魏国范围，由上郡高奴县领辖。

秦王政二十六年，秦始皇统一中国，分全国为三十六郡，本县仍分属上郡与北地郡。

西汉，东部地区属上郡高奴县，西部属北地郡归德县。

东汉，前期同西汉，灵帝中平六年，被匈奴占据。

东晋，先为赵之上郡，后为前秦之上郡，又为后秦地，赫连氏建夏后，归夏。

南北朝，北部属夏州金明郡广洛县，东南部属因城县。

隋开皇三年，天下废郡置州，县地属延安州金明县和因城县所辖。大业三年，恢复郡制，改延安州为延安郡，仍辖县地。

唐武德二年，置永安县，属北武州。贞观二年，废北武州所辖诸县，并入金明县，东南部属金城县。

咸亨年间，曾驻守禁军。

贞元十四年，建神策军，后改设永康镇。

五代，先为后梁，后归后唐，再属后晋，旋归后汉，最后属后周。

宋太宗太平兴国二年，置保安军，相当于下州规格的地方行政建置，不领县。军治在今志丹县城，属永兴军路。高宗建炎四年，保安地归于金，建置依旧。

金大定十一年，废保安军置保安县，属延安府。二十二年，升县为州，仍领县地，属鄜延路。

元世祖至元六年，降州为县，属延安路。

明、清，仍为保安县，属延安府。

中华民国二年，废延安府，辖保县。

1934年2月，陕甘边革命委员会在小石崖成立，保安县西部的义正川、吴堡川、白豹川、脚札川等地开辟为苏区，属陕甘边范围。

1935年11月，成立中华苏维埃人民共和国临时中央政府西北办事处，领陕北、陕甘二省及关中、神府二特区，志丹县属陕北省。

1936年3月，刘志丹率红28军参加东征战役，由罗峪口附近东渡黄河，挺进晋西北，迭克敌军。4月14日，在攻打山西中阳县三交镇时牺牲，年仅33岁。4月24日，中共中央在瓦窑堡举行追悼大会，沉痛哀悼刘志丹将军。同年6月，中共中央决定将保安县改为志丹县。

1937年9月，成立陕甘宁边区政府，直辖志丹县。

1942年12月，陕甘宁边区分设五个分区，志丹属延属分区。

1949年，成立陕北行署，辖志丹县。

1950年2月，归延安专区管辖。

1958年12月，吴起县并入志丹县。

1961年9月，按合并时区域又分出吴起县。