东魏，沽源属燕州北境地。

隋代，沽源位于涿郡北，为奚游牧地。

唐代，沽源位于河北道南部，隶属饶乐都督府统辖，为突厥、契丹族杂居游牧区。

五代，沽源被契丹占据为游牧，狩猎地区。

辽代，沽源隶属西京道奉圣州望云县所辖。唐哀帝天祐四年（907年）到北宋靖康二年（1127年），沽源在契丹族统辖之下。辽初，沽源境内开始出现聚落地名。

金代，金天会四年（1126年），金灭北宋，金原袭宋制，分统辖区为十九路。沽源隶西京路，分属桓州（平定堡以北）、宣德州（平定堡以南）。

元代，至元十六年（1279年），元灭宋，完成统一。沽源隶中书省，今白土窑乡以西地区属兴和路（今张北）、宝昌州（今九连城）；以东地区属上都路（今蓝旗昭苏乃木遗址）、桓州（今蓝旗）。从忽必烈定制起，各代皇帝遵循定期巡幸两都制度（大都一北京，上都蓝旗东昭苏乃木）。沽源闪电河一带，为元代皇帝经常驻跸和游猎的地方，是大都至上都的必经之路。根据忽必列的旨意，在此建一行宫，即察罕脑儿行宫，亦称元世祖忽必烈行宫，（今小宏城遗址），此宫当时与大都、上都和林齐名。

明代，洪武九年（1376年），改中书省为承宣布政使司，其地方政府为府、县二级，军队建置，取府兵制建卫所。为防御蒙古侵扰，在北部和西北，先后设置九边边防重镇，大宁卫（热河宁城东北）、开平卫（内蒙多伦西北）、东胜卫（内蒙呼和浩特附近）等。沽源属开平卫，为明军事戍守重地。宣德三年（1428年）”徙卫于独石堡”（今赤城县独石口）。

清代，边陲要塞之地设厅，直隶于省，另外还有道。道为省派出的督察机构。明代蒙古汗直辖察哈尔部（又作插汗儿）于明崇祯七年（1634年）为清所破，被安置于义州边外。康熙十四年（1675年）叛，失败，余众被迁至宣化、大同边外驻牧。沽源属正白、镶白旗驻牧地。雍正元年（1723年），独石口外始招民垦种。沽源东北部为御马厂亦名上都牧场。雍正十二年（1734年）9月，设独石口理事同知厅，管理察哈尔东翼四旗钱粮刑名等事。光绪七年（1881年）改称抚民同知厅。沽源属独石口厅，隶属直隶省口北道。独石口厅即沽源县前身。

中华民国据《察哈尔省通志》记载，沽源县原系独石口厅，属宣化府。民国三年，改厅设县。废宣化府，直属察哈尔特别区。

民国时期，民国三年（1914年），设察哈尔特别区。沽源为兴和道独石县。独石县即沽源县，因侨治赤城县独石口，名独石县。

民国四年（1915年）改称沽源县。因沽河（今赤城县白河）源于县境南部救龙泉，取沽河之源意而得名。

民国七年（1918年）县政府驻地由独石口迁驻小河子。

民国十七年（1928年），改察哈尔特别区为察哈尔省，沽源属察哈尔省。

民国二十二年（1933年）5月，盘踞多伦的日本侵略军入侵沽源。同年6月被抗日同盟军击退。

民国二十四年（1935年）12月，日本关东军协同伪满州国蒙古军侵占察东6县（宝昌、康保、沽源、多伦、商都、化德）。

民国二十五年（1936年）2月1日，蒙奸德王窃用“蒙政会”名义在张北成立伪察哈尔盟公署。同年5月20日，德王将化德县改为德化市。成立“蒙古军政府”。沽源隶属蒙古军政府察哈尔盟，是时沽源沦陷。

民国二十六年（1937年）7月，废沽源县和宝昌县合并，建伪宝源县，治所移宝昌镇。同年10月，日本侵略军与蒙古军进占绥远，成立“蒙古联盟自治政府”。同年11月日本侵略军又将“蒙古联盟自治政府”“察南自治政府”“晋北自治政府”3个伪政权拼凑为伪“蒙疆联合委员会”。

民国二十八年年（1939年）9月，成立伪“蒙疆联合自治政府”。沽源县境内西北部伪蒙疆自治政府察哈尔盟宝源县，东南部划入伪满州国丰宁县。

民国三十三年（1944年）10月，晋察冀解放区平北地委将龙（关）崇（礼）赤（城）联合县，分建二个联合县，沽源莲花滩、西辛营部分地区属赤源县，其余皆属伪宝源县。

民国三十四年（1945年）6月，中共平北地委将赤源县划为赤城、沽源、张北三个县，但未组织具体办事机构，县政府驻地，区划界线未定。同年8月抗日战争胜利，同年11月解放平定堡，同年13日解放宝昌城，废伪宝源县。中共宝源县委和宝源县人民政府正式成立，治所宝昌镇（现内蒙古太仆寺旗），仍沿用宝源县名。

民国三十五年（1946年），国民党挑起全面内战，向解放区大举进攻。同年10月宝源县党政机关奉命战略撤城，转入农村。同年11月国民党占领沽源，设沽源县，治所平定堡，属察哈尔省。

民国三十六年（1947年）2月，察北地委决定将张北、宝源二县组成张宝联合县，县政府驻地先后在莲花滩、丁庄湾、缸房窑子一带。同年7月，恢复宝源县。

民国三十七年（1948年）9月13日，中国人民解放军解放平定堡，国民党政权结束，12月28日宝源全境解放。县政府驻地由丁庄湾、缸房窑子一带迁回宝昌镇。

1950年7月27日，察哈尔省人民政府经中央人民政府内务部批准，重新划定察北与内蒙边界，将宝源县张多公路以南地区与多伦县二区合并，另设沽源县，隶属察哈尔省察北专署，治所平定堡。

1952年11月，撤销察哈尔省，属河北省张家口专区。

1958年，秋并入张北县。

1961年5月，和张北分开，恢复沽源县，治所平定堡，仍属河北省张家口专区。

1970年，张家口专区改称张家口地区。

1982年，改称张家口地区行政公署，沽源县属之。

2020年2月29日，沽源县退出贫困县序列，正式脱贫“摘帽”。

截至2023年6月，沽源县辖4个镇、10个乡，县人民政府驻桥西路与人民北街交叉路口西北侧。

沽源县位于河北省西北部的坝上地区，地处东经114° 50′38′~116°04′09′、北纬41°14′33′~41°56′55′。东与承德市丰宁县接壤，南与赤城县、崇礼县连接，西与张北县、康保县毗邻，北与内蒙古自治区太仆寺旗、正蓝旗、多伦县为界，全县总面积3654平方千米。

沽源县位于内蒙古高原南缘，古长城外侧。全县最高海拔2123米，最低海拔1356米，平均海拔1536米。

沽源境内有潮白河、滦河、葫芦河三大水系，地表水资源总量为7381万立方米，可利用量2419万立方米，地下水资源总量达1.3亿立方米，可开采量为4949万立方米。现地表水开发利用率仅为5.25%，地下水开采仅占可开采量的15%，水资源开发利用具有潜力。全县有大小河流15条、水库5座、淖泊12处，总水域面积达6.1万亩，适宜于多种鱼类繁衍生长。

沽源县的野生动物有豹子、狍子、狐狸、黄羊、野兔、鹤、山鸡、等60余种。

沽源县的矿产资源种类多、储量大。共发现矿种20个，2009年已探明储量的16种，金属有金、钼、铀、铁、铅、锌6种，非金属矿有煤、莹石、沸石、芒销、彭润土、松脂岩、黑曜岩、凝灰石10种，其中铅、锌储量分别为109和65万吨；钼、铀、铅锌品位分别达到0.3%、0.5%、1.2%、2.5%；煤、大理石、沸石、黑曜岩储量分别为3.3亿吨、64万吨、14.3亿立方米、3亿立方米；莹石品位达80%以上，钾长石、氧化钾含量都在14.5%以上。

2009年经初步测风，沽源县年均有效风时数达7200小时，平均风功率密度在220瓦/米以上。境内适合建风电场的面积达1800余平方公里，沽源县风能可开发容量为345万千瓦。

在全国太阳能分类中，沽源县太阳能日照时数属一级区，平均可照时数为4438.2小时，平均日照时数3052小时；太阳能辐射总量属二级区，年太阳能总辐射量为139.52千卡/平方厘米。

2018年末，沽源县总人口224562人，其中城镇人口34656人，乡村人口189906人。全年人口出生率8.5‰，死亡率2.0‰，人口自然增长率6.5%。

截至2020年11月1日零时，根据张家口市第七次人口普查数据结果，沽源县常住人口160995人。

2023年，沽源县完成生产总值819313万元，同比增长5.6%，增速居全市第8位。其中：第一产业增加值374182万元，同比增长6.8%，增速居全市第8位；第二产业增加值211122万元，同比增长3.8%，增速居全市第8位；第三产业增加值234009万元，同比增长5.4%，增速居全市第7位。三次产业比重为45.7:25.8:28.5。

2023年，沽源县固定资产投资同比增长16%，比全市平均4.0%的增长率高12个百分点，增速居全市第12位。其中城乡建设项目投资同比增长13.5%，增速居全市第11位；房地产开发项目同比增长112.2%，增速居全市第2位；工业投资同比增长0.7%，增速居全市第13位；技改投资同比增长688.9%，增速居全市第3位；民间投资同比增长38.6%，增速居全市第6位。

2023年，沽源县财政收入完成73221万元，同比增长0.35%，增速居全市第15位。其中，公共财政预算收入完成53668万元，同比增长6.84%，增速居全市第12位。

2023年，沽源县完成农林牧渔总产值724739万元，同比增长7.25%。其中：农业产值完成571502万元，同比增长3.78%；林业产值完成20260万元，同比增长376%；牧业产值完成129422万元，同比增长10.2%；渔业产值完成1592万元，同比增长10.22%；农林牧渔服务业产值完成1963万元，同比增长5.98%。

2023年，沽源县规模以上工业企业共21家，完成产值同比增长10.43%，低于全市5.17个百分点，增速居全市第8位；增加值同比增长5.1%，低于全市3.7个百分点，增速居全市第14位。

2023年，沽源县全社会消费品零售总额实现187829.1万元，同比增长8.1%，增速居全市第15位。13家限额以上消费品零售总额同比增长3.1%，增速居全市第15位。从行业类型看：批发业销售额为114282.4万元，同比增长9.7%，零售业销售额为95275.4万元，同比下降6.8%；住宿业营业额为9073.3万元，同比增长7.6%，餐饮业营业额为18507.3万元，同比增长17.5%。

2023年，沽源县进出口总值完成3864.96万元，同比下降15.36%，增速排名全市19位。实际利用外资完成12万美元，全市排名12位。

沽源县有国省干线7条，张石、张承、二秦高速建成通车，太锡铁路通过省发改委立项。随着交通路网体系的不断完善，沽源县链接张承蒙、融入环京津的区位优势日益显现。

2020年，沽源县新改建城区道路15.1公里、维修改造便道6.04万平方米，新增城区绿地面积37万平方米。

2021年，沽源县湖东幼儿园主体完工，大二号回族小学教学楼投入使用，招聘特岗教师70人，招募“银龄讲学计划”教师36人。

2021年，沽源县开展“七进”演出318场，组织大型系列演出11场，文化惠民工程全市排名第一，《小山村里的大喇叭》荣获第三届“大好河山·张家口群星奖”和第三届京津冀家庭戏曲曲艺大赛“十佳原创作品奖”。

2021年，沽源县严格落实“十个常态化”30项防控措施，对35类重点人群定期开展核酸检测，统筹抓好八支队伍和“1+6+1”信息平台建设，稳妥推进疫苗接种。14个乡镇卫生院与县级医院组建了紧密型医共体，233个村卫生室全部纳入乡村一体化管理。

2021年，沽源县1041户易返贫致贫户实现精准动态管理和有效帮扶。发放“两免一补”“三免一助”等教育资助1315万元，惠及22074人次，“先诊疗后付费”“一站式服务”等惠民举措持续深入，脱贫群众患者报销11.79万人次，报销费用1.32亿元。投资2119万元，新增实施79个村、9个安置区供水保障工程，自来水覆盖率提高到96.7%。实施危房改造18户，实现动态清零。新建易地扶贫搬迁和“空心村”治理配套产业园区5个，总量达到29个，稳定实现安置区8392名有劳动能力搬迁群众全部就业。投入资金3.24亿元，实施产业发展项目44个，带动近3万户脱贫群众稳定增收。

2025年沽源县城乡居民医保缴费政策新变化，财政补助和个人缴费标准分别较上年增加30元和20元，每人每年分别不低于670元和400元。这是自2016年以来个人缴费新增标准首次低于财政补助标准。对居民医保连续参保人员和零报销人员提高大病保险待遇。自2025年起，除新生儿等特殊群体外，对未在居民医保集中参保期内参保或未连续参保的人员，设置参保后固定待遇等待期3个月，待遇等待期自参保缴费之日起计算。将职工医保个人账户共济范围由直系亲属扩大至近亲属（配偶、父母、子女、兄弟姐妹、祖父母、外祖父母、孙子女、外孙子女）。参保人可使用微信公众号登录“河北智慧医保”小程序，为近亲属办理医保个人账户共济绑定和使用。同时，职工医保个人账户也可为其缴纳居民医疗保险费。

沽源县的小宏城遗址、九连城城址和梳妆楼元墓为国家重点文物保护单位。

沽水福源度假村位于河北省张家口市沽源县，在海拔1500米的坝上湿地草原，是国家AAAA级旅游景区。度假村距北京286公里，景区面积3万余亩，水面1.2万亩，原始草原绿地面积1.8万亩，林地面积近6亩，冬无奇寒，夏无酷暑，气候宜人，四季景致分明。度假村住宿、会议、餐饮、游乐等设施配备齐全，管理完善，是一个集吃、住、游、购为一体的综合性景区。

天鹅湖度假村位于沽源县城北3公里囫囵淖湖畔处，2004年，总投资5000多万元，集会议培训、旅游观光、娱乐健身于一体。2011年被全国旅游景区质量等级评定委员会评定为国家AAAA级景区。度假村占地面积2万余亩，其中水域面积1.8万亩。有骑马、打枪、射箭、垂钓、画航、游艇、快艇、摩托艇等30多项娱乐项目，烤全羊、全鱼宴等特色菜肴。一次可容纳650人就餐，800多人住宿。

滦河神韵风景区位于河北坝上沽源县闪电河国家湿地公园内，是一处集生态观光、科普教育、休闲度假于一体的湿地草原观赏体验区。景区内千回百转的闪电河镶嵌在广袤辽阔的草原上，有新石器时代的祭坛和辽金元时代的点将台。

沽源五花草甸风景区位于沽源县平定堡镇口道营村，赤宝公路两侧，占地6000亩。2010年总投资2.43亿元建设。总体建设以契丹、辽文化为主题，定位国内高端精品草原旅游，建成集住宿、餐饮、休闲、度假、养生、会议为一体的综合型旅游景区。

梳妆楼，坐落于沽源县东南五公里处，国家级重点文物保护单位，是一座建于元代的全国罕见的古建筑。民间传说是辽代圣宗之母萧太后的“梳妆楼”，后经省文物部门发掘考证，发现是一处元代的古墓群。该楼通高15米，基平面为正方形，边长9.3米，顶部为圆拱形，四面砖砌墙体，表卧砌白灰砖，未灌灰浆，墙厚70厘米，全楼建筑未用一点木料。早先内有壁画，顶上有琉璃瓦镶嵌。

河北沽源塞外庄园地处锡林郭勒国家级草原自然保护区南缘，距河北省沽源县城6.5公里处，属于国家AAAA级旅游景区。东依大马群山，南傍闪电河水库。

沽源县有金莲花、蕨菜、土豆、口蘑、高背鲫鱼、黄花菜等特产。

2020年6月30日，沽源县入选“第二批革命文物保护利用片区分县名单”。

2021年7月15日，沽源县入选水利部第四批节水型社会建设达标县（区）名单。