沁源，因沁河之源而得名，古为冀州之域。
春秋为晋之地。战国前期属韩后属赵。
秦属上党郡。
西汉置谷远县。王莽时，改谷远为谷近县。
三国为魏之地。晋废县，属上党郡。
北魏孝庄帝（元子攸）建义元年，（公年528年）始置沁源县，县治在今城南一里许。同年，于沁源县置义宁郡，领团城、义宁、安泽、沁源等县。北齐，北周时，沿用不改。
隋文帝（杨坚）开皇十六年（公元596年）治沁州，州治在沁源县城南。同年，沁源北部始置绵上县，属西河郡。隋炀帝（杨广）大业初，沁源属上党郡；隋恭帝（杨侑）义宁元年，仍复义宁郡。
唐高祖武德初，复沁州治。同年，又在沁源西部，分设招远县，沁州，三年废，招远县仍归沁源县。唐玄宗（李隆基）天宝元年（公年742年）改沁州为阳城郡。领沁源、和川、绵上。唐肃宗（李享）乾元初复称沁州，故治在沁源县。
北宋时属威胜军，宋太宗（赵炅即匡义，亦名光义）太平兴国二年（公元977年）威胜军在铜乱柳石围中，即今沁县城置沁州，从此，沁州便从沁源迁到沁县，沁源县仍属沁州。
金初沁源亦属沁州；金宣宗（完颜王旬）元光二年（公元1223年）始治谷州，谷州治在沁源。
元世祖（忽必烈）至元年间废谷州，属沁州。
明清时，仍属沁州，州治在今沁县城。民国三年（即公元1914年），沁源属冀宁道。民国十九年（公元1930年）废道，属山西省。
1942年10月，在朱鹤岭以北地区分设绵上县，绵上县政府驻东村、赤石桥、水峪等地
1945年4月11日，沁源和绵上又合并为沁源县，县政府驻郭道镇。太岳区的岳北专署驻沁源城关。
1949年太行区的长治专署和太岳区的岳北专署，合并为长治专署后，沁源县政府，从郭道迁到城关。
1958年沁县和襄垣合并不久，又和沁源三县合并为沁州，县政府驻沁县城。
1959年，沁县、沁源、襄垣又按原地分为三县，沁源县政府从沁县迁回城关镇（现改名为沁河镇）。