汉代称宁县，唐属文德县，金、元属宣平县，明洪武二十六年（1393年）置万全左、右卫。清康熙三十二年（1693年）改万全右卫为万全县。据传，因这里“地势险要，屯兵甚多，防备周全，万无一失”而得名。
1941年与1958年前后两次同怀安县合并，1961年复置万全县。1983年，万全县政府驻地由万全城迁至孔家庄镇（1983年5月24日河北省人民政府批准，7月1日开设办公）。1993年，万全县划归张家口市管辖。
1996年，万全县面积1161.5平方千米，人口20.9万人，辖4个镇、7个乡：孔家庄镇、万全镇、洗马林镇、郭磊庄镇、宣平堡乡、北沙城乡、旧堡乡、安家堡乡、高庙堡乡、新河口乡、膳房堡乡。县政府驻孔家庄镇。
2000年第五次人口普查，万全县常住总人口207403人，其中：孔家庄镇59453人，万全镇17930人，洗马林镇10497人，郭磊庄镇23662人，膳房堡乡10996人，新河口乡8335人，宣平堡乡10365人，高庙堡乡13215人，旧堡乡11393人，安家堡乡23191人，北沙城乡18366人。
2001年末，全县面积1161.5平方千米，人口20.36万人。2002年，全县辖4个镇、7个乡，7个居委会、172个行政村。县政府驻孔家庄镇。
2003年末，全县面积1158平方千米，人口22万人。2004年末，全县辖4个镇、7个乡，9个居委会、172个行政村。
2010年第六次人口普查，万全县常住总人口211706人，其中：孔家庄镇81909人，万全镇17217人，洗马林镇7432人，郭磊庄镇22723人，膳房堡乡9377人，北新屯乡5718人，宣平堡乡10342人，高庙堡乡9916人，旧堡乡9716人，安家堡乡21661人，北沙城乡15695人。
