西汉于今县境西南置平邑县，于县境南大白登镇置参合县，于县境西北置高柳县，于县境东南古城镇置道人县，俱属代郡。新莽改平邑县为平胡县，东汉初年废，改道人县为道仁县，东汉复为道人县。东汉时于高柳县置高柳郡，县属之。永元八年（96）于平邑县故治置北平邑县，属代郡。灵帝末年废道人县。东汉末年废参合县、高柳县。
晋废北平邑县，复置高柳县。迄北魏，仍为高柳郡治，高柳县属之。北齐时郡、县俱废。辽于今县城南10千米大白登镇置长青县，属大同府。金大定七年（1167）改白登县，仍属大同府。蒙古至元初年废入大同县。寻复置，属大同路。明洪武初年废，二十六年（1393）置阳和卫，属山西行都指挥使司。宣德元年（1426）徙高山卫于此与阳和卫同治，属大同府。
清顺治三年（1646）阳和、高山两卫合一，取两卫首字定名阳高卫，仍属大同府。雍正三年（1725）升卫为县，隶属不改。1912年属雁门道，道废后直属省。1949年属察哈尔省。1952年复归山西省。1958年天镇县废入。1961年2县分置。县先后属雁北专区、晋北专区、雁北地区。1993年改属大同市。
1996年，阳高县面积2000平方千米，人口约27万人。辖7个镇、13个乡：城关镇、王官屯镇、罗文皂镇、古城镇、东小村镇、大白登镇、友宰镇、后营乡、朱家窑头乡、张官屯乡、下深井乡、下神峪乡、潘寺乡、狮子屯乡、太平堡乡、孙仁堡乡、北徐屯乡、马家皂乡、长城乡、鳌石乡。县政府驻城关镇。
2000年第五次人口普查，阳高县常住总人口262565人，其中，城关镇66009人，罗文皂镇21578人，大白登镇12230人，王官屯镇12907人，古城镇10076人，东小村镇9912人，友宰镇12096人，孙仁堡乡10212人，长城乡6425人，北徐屯乡14853人，太平堡乡6368人，狮子屯乡13441人，潘寺乡6307人，后营多 4160人，张官屯乡6732人，朱家窑头乡8652人，下探井乡7027人，下神峪乡7199人，马家皂乡14848人，鳌石乡11533人。
2001年，城关镇、孙仁堡乡合并设立龙泉镇；罗文皂镇、太平堡乡合并设立罗文皂镇；王官屯镇、朱家窑头乡合并设立王官屯镇；大白登镇、潘寺乡合并设立大白登镇；古城镇、下神峪乡合并设立古城镇；狮子屯乡、后营乡合并设立狮子屯乡；下深井乡、张官屯乡合并设立下深井乡。
2010年第六次人口普查，阳高县常住总人口272488人，其中，龙泉镇95849人，罗文皂镇27042人，大白登镇18869人，王官屯镇20488人，古城镇17664人，东小村镇10684人，友宰镇9017人，长城乡5329人，北徐屯乡15809人，狮子屯乡14200人，下深井乡13226人，马家皂乡14211人，鳌石乡10100人。
2015年末，阳高县辖7个镇、6个乡（合计13个），15个居委会、262个村委会（合计277个）。
