神木縣位于陜西省北部，秦晉蒙三省（區）接壤地帶，面積7706平方公里，是陜西省面積最大的縣，轄21個鄉鎮（辦事處），629個行政村，縣域經濟綜合競爭力居中國百強縣第44位。
神木縣是中國第一產煤大縣、中國最大的蘭炭基地、中國最大的聚氯乙烯基地、西部最大的火電基地、西部最大的浮法玻璃基地、西部最大的電石基地，在中國國家能源安全體系中占有重要位置。
神木縣境早在四、五千年以前，已有人類定居。經普查，在窟野河、禿尾河兩河流域，有數處仰昭文化、龍山文化遺址。
夏，縣境屬雍州地，為熏育占據。商，為龍方地。
周，林胡族占據。春秋戰國，縣境為白狄故地。
秦，為上郡北境，又改屬九原郡，稱為新秦。
西漢惠帝五年（公元前190年）于縣南設言陽、言陰二縣，屬西河郡；于西北禿尾河上游東岸設白土縣，屬上郡。東漢末三縣廢。
漢，元朔二年（前127），置五原郡。元狩三年（前120）又置朔方，稱新秦中。后又在禿尾河下游置圁陽、圁陰、鴻門三縣，屬西河郡；禿尾河上游置白土縣，屬上郡。
三國、西晉，為羌胡占據。
東晉十六國，先后為后趙、前秦、后秦、夏政權屬地。
南北朝，北魏于縣南設石城縣（今解家堡一帶），北周保定二年（公元562年）移治石龜鎮并更名銀城縣，屬上郡；后為西魏地；再后為北周地。置歸真郡（今解家堡一帶）。
隋，置銀城縣（今解家堡一帶），屬雕陰郡。隋大業末年廢。
唐貞觀二年（公元628年）復設銀城縣，八年于今縣北黃羊城增設連谷縣，屬胂州；開元二年（公元714年）于縣北增設新秦縣，七年分新秦縣增設鐵麟縣，十二年新秦兼為麟州治（治所在今楊家城），十四年廢州和新秦、鐵麟二縣；天寶元年（公元742年）復設新秦縣并兼為新秦郡治，乾元元年（公元758年）復為麟州，領屬新秦（今楊家城）、連谷（今黃羊城）、銀城（今解家堡一帶）3縣。
五代時，縣境先后屬唐、晉、漢地域，仍置麟州。周、北漢，仍置麟州，與府州、勝州自立，隨情勢委依于周漢兩大政權之間。五代后周州、縣移治小堡。
宋，仍置麟州，屬于河東路，領新秦、連谷、銀城3縣。北宋乾德元年（公元963年）州、縣又移治吳兒堡，五年（967）再移治楊家城，升麟州為建寧軍，后又復還舊制。端拱二年（989）又改麟州為鎮西軍。政和四年（1114）廢銀城、連谷兩縣，并入新秦縣。
遼、金、夏為鎮西軍，后撤銷鎮西軍，改為神木寨（仍在今楊家城，因城外有松樹3株故名），先后被金、夏占有。金皇統八年（1148年）廢州、縣，正大三年（1226年）于今縣南花石崖北升彌川寨設彌川縣，末年于今縣南太和寨升太和寨設太和縣，屬葭州。
元置云州于神木寨。至元六年（1269），廢州為神木縣，以葭州領屬的太和縣（金建，在今太和寨）并入，屬葭州，省彌川縣入葭州。神木縣故治在今縣東巽山。清《神木縣志》：“因巽山有神樹二株”,故名。
明洪武六年（1373），改神木縣為神木堡，屬榆林衛，洪武十四年（1381）復置神木縣，屬葭州。隆慶間，置東路神木道于神木，管轄葭州及神木、府谷、吳堡3縣。明正統八年（1443年）徙今址。
清雍正九年（1731）神木道改為延綏府道，移駐綏德，神木縣屬于葭州，后屬榆林府。
1914年屬榆林道（后改為榆林專署）。1928年直屬省。1937年設陜甘寧邊區神府縣。1949年屬榆林分區。1950年省神府縣入神木縣，屬榆林專區。1958年省府谷縣入神木縣，1961年析出復設府谷縣。1969年屬榆林地區。1999年屬榆林市。
1936年4月15日，神府特區抗日人民革命委員會成立，統轄神木縣城以南及府谷縣、佳縣、榆林縣的部分地區，與國民黨統治的神木縣并存。1937年1月，神府特區抗日人民革命委員會改為神府特區蘇維埃政府，屬中央政府西北辦事處領導。1937年10月在今賀家川鎮神府特區蘇維埃政府改為神府縣政府（屬于陜甘寧邊區），與國民黨統治的神木縣并存。1942年神府縣由陜甘寧邊區改屬晉綏邊區代管。1947年6月高家堡解放后，神府縣政府遷至高家堡。
1947年9月神木縣城解放，國民黨神木縣政府瓦解，新的神木縣政府成立，與高家堡神府縣政府并存。1950年神府縣、神木縣合為神木縣、治神木城。1958年神木、府谷兩縣合并為神木縣，縣治在神木城，原府谷縣城改為府谷鎮。1961年神木縣又分為神木、府谷兩縣，同屬榆林專區至今。
