上古時期，為荒服之地；秦屬上谷郡為造陽部；漢為烏恒地；三國、晉為鮮卑地；北魏屬御夷鎮所轄；隋、唐、宋為契丹游牧地；遼屬西京道奉圣州；太祖三年，置羊城（今小河子公社一帶）以通市易；金時分屬恒州，宣德州，羊城改名北羊城；元屬中書省上都路；明屬開平衛；清雍正年間設獨石廳（治獨石口）；1914年改為獨石縣；1915年改稱沽源縣，隸屬察哈爾特別區；1919年縣政府由獨石口遷駐小河子；1928年屬察哈爾省；1935年日寇入侵沽源，與寶昌合并建偽寶源縣，除東部長梁、小廠、豐源店一帶屬偽滿洲國外，余皆屬察哈爾盟偽縣公署和偽多倫縣公署；1937年屬偽蒙古聯盟自治政府；1939年屬偽蒙疆自治政府；1942年我黨在丁莊灣一帶建立黨組織，屬龍崇聯合縣十一區；1944年10月屬赤源縣三區；1945年8月沽源縣第一次解放，屬寶源縣第二、三、四、五、九區，多倫縣二區；1946年設沽源縣（駐平定堡），屬察哈爾省；1948年第二次解放后屬寶源縣；1950年8月恢復沽源縣，屬察哈爾省察北專區；1952年底屬河北省張家口專區；1958年10月并為張北縣；1961年5月恢復沽源縣制。