西汉置，属代郡。治所在今山西灵丘县东十里固城村。东汉初废，末年复置。三国魏属中山国。西晋废。北魏复置灵丘县，为灵丘郡治。治所即今灵丘县。北周为蔚州治。隋大业初属雁门郡，隋末废。唐武德六年(623)复置，属蔚州，寄治阳曲县(今山西太原市东北十五里阳曲镇)，七年(624)寄治繁畤县(今繁峙县西)，八年(625)寄治秀容县北恒州城(今忻州市西北)。贞观五年(631)还治今灵丘县。金贞祐二年(1214)升为成州。元复为灵丘县，属蔚州。清属大同府。民国初属山西雁门道。1928年直属山西省。1949年属察哈尔省。1952年复属山西省。

在山西省东北部、太行山西麓，东临河北省。属大同市。面积2730平方千米。人口22.9万。辖3镇、9乡。县人民政府驻武灵镇。《汉书·地理志》注：“应劭曰，武灵王葬此，因氏焉。”《寰宇通志》：“以东南山有赵武灵王墓，故名。”西汉置灵丘县，属代郡。东汉废。故址在今县东北魏复置灵丘县(移今治)，属司州;太和年间改属恒州。北齐置蔚州，北周立大昌县。隋开皇初废郡，又废大昌县入灵丘县。隋末废灵丘县。唐武德六年(623年)复置灵丘县，寄治阳曲县(今太原市北阳曲镇)，次年寄治繁畤县(今繁峙县)，八年寄治秀容(今忻州市);贞观五年(631年)徙至今县城，属蔚州，天宝至至德年间又历属安边、兴唐二郡;乾元元年(758年)复属蔚州。辽仍属蔚州。金贞廞二年(1214年)升灵丘县为蔚州，属西京路。元复为灵丘县，属宣德府蔚州。明属大同府蔚州。清属大同府。1914年属雁门道，1927年直属山西省。1949年属察哈尔省雁北专区。1952年属山西省雁北专区。1958年属晋北专区。1961年属雁北专区，1967年改属雁北地区。1993年属大同市。地处晋北高原东北边缘，太行、五台、恒山三县之间。唐河、冉庄河、独峪河、三楼河流经境内。属中温带半干旱气候。农产以谷子、玉米、马铃薯、豆类、油料作物为主。矿产有煤、铁、花岗石、石棉、萤石、珍珠石、铜、黑砂石、冰洲石等。工业有煤炭、冶金、建材、电力、化工、机械等。京原铁路、108国道、大涞、灵广公路经过县境。名胜古迹有辽觉山寺塔、平型关战斗遗址、杨庄白求恩展览馆等。