秦统一中国后，在县境内修筑军事城障——“浑怀障”（位于县境内冰沟南）。汉晋时，浑怀障仍为军事要地。南北朝北魏孝文帝在此置历城，北周置历城郡建安县。隋代改建安县为广润县，后又改广润县为灵武县。唐时，灵武县治南迁，浑怀障古城遂废。西夏建立后在县境北部置省嵬城。元属甘肃省宁夏府路辖。明代在其南部修筑东长城和行堤后，大部境地划在长城之北，称为边外地。此后成为蒙古族游牧地。清属绥远省，即今内蒙古自治区鄂托克旗。民国十八年（1929年），宁夏省在此设置陶乐设治局。绥远省反对，并于此年8月在此设置沃野设治局。民国政府内政部派员查勘后，于1937年裁定沃野设治局撤销，此地归宁夏省管辖。宁夏省于1941年将陶乐设治局升格为陶乐县，驻高仁镇。1945年，设置宁夏第三行政督察区，陶乐县归其管辖。1949年9月，陶乐县解放，属宁夏省。1954年9月，宁夏省撤销，并入甘肃省，陶乐县属甘肃省银川专区。1958年，宁夏回族自治区成立，陶乐县归属宁夏回族自治区。
解放前，行政区划为乡保甲制，辖2乡7保。其中第一乡南起横城清水沟，北止甘草坑，驻高仁镇；第二乡南起马太沟，北止劳石旦，驻察罕埂。1949年初，2乡7保50甲调整为4保42甲。
解放后，设置2个区4乡13个村。其中第一区驻高仁镇，辖高仁镇乡（驻高仁镇）和六顷地乡（驻六顷地），各辖3个村；第二区驻察罕埂，辖铁面乌素乡（驻铁面乌素，辖3个村）和红崖子乡（驻红崖子,辖4个村）。
1950年6月，撤销区级建制，全县设5个乡。其中第一乡驻高仁镇，第二乡驻马太沟，第三乡驻沟湾子，第四乡驻察罕埂，第五乡驻白银套海。
1952年春，陶乐县第五乡的渡口村、石嘴山渡口东岸划归内蒙古自治区鄂托克旗管辖。10月，从第二乡一乡，定名为第三乡，驻六顷地；原第三乡改为第四乡，驻地迁至铁面乌素；原第四、五乡分别改称第五、六乡。
1953年初，陶乐县驻地迁至马太沟。
1954年初，第三乡的西梁村划归第二乡；第四乡的铁面乌素划归第三乡；第三乡驻地迁至王家庄子西龙王庙附近；第四乡驻地迁至察罕埂；第五乡驻地迁至红崖子。
1956年11月，组建新星乡，驻月牙湖。1957年，马太沟乡改置为马太沟镇；10月，新星乡更名为月牙湖乡。
1958年，全县组建为3个人民公社，下设12个生产大队。其中灯塔公社由原马太沟镇、六顷地乡组建，驻马太沟，辖六顷地、新华、新村、东采、义和、马太沟6个生产大队；红星公社由原月牙湖乡和高仁镇乡组建，驻高仁镇，辖月牙湖、高仁镇、杨柜3个生产大队；红旗公社由五堆子、红崖子、白银套海3个乡合并组建，驻红崖子，辖五堆子、红崖子、白银套海3个生产大队
1959年4月，灯塔、红星、红旗3个人民公社分别更名为马太沟、高仁镇、红崖子人民公社。1960年10月，3个人民公社撤销，全县组建为1个人民公社，下设月牙湖、高仁镇、六顷地、新华、新村、马太沟、义和、予安、五堆子、红崖子等10个生产大队。
1961年5月，将原1个人民公社划分为5个公社。10月，又增设一个公社。此时，全县共辖月牙湖、高仁镇、马太沟、新华、五堆子、红崖子等6个公社。1962年，各公社撤销所属生产大队，实行公社、生产队两级管理体制。9月，撤销月牙湖、新华2个公社。
1963年春，由马太沟公社分设六顷地公社。1966年春，撤销六顷地公社，并入马太沟公社。
1981年7月，县城组建街道办事处。1984年，4个人民公社改称为乡；从马太沟乡分设六顷地乡。1985年4月，在县城街道办事处的基础上组建了城关镇；此时，全县共辖城关镇和高仁、六顷地、马太沟、五堆子、红崖子等5乡。
2003年，该县撤销。
