洪是大水，洞是疾流，因为此地靠近汾河，形容波涛澎湃。又据《旧唐书·地理志》，取义县北之洪洞岭。又据《山西通志》：“县北五里有洪崖古洞，县以洞名。”春秋晋置杨氏县，故治在今县城东南8千米古县村。秦改杨县，属河东郡。新莽改有年亭。东汉复旧。三国魏属平阳郡，后废。北魏太平真君初年禽昌县自吉县境徙治今县城东南10千米，属平阳郡。太和年间又徙治今尧都区境。二十一年（497）复置杨县。
正始二年（505）永安县治自今霍州市境徙今赵城镇东北8千米桥东村，不久徙治赵城镇东南1.5千米，属西河郡。建义元年（528）于永安县置永安郡，县属之。北魏末年永安郡、县还治今霍州市境。隋开皇三年（583）属晋州。义宁元年（617）改洪洞县，徙治今大槐树镇。次年于今赵城镇东北1.5千米置赵城县，属霍山郡。
唐麟德初年赵城县治徙今赵城镇，与洪洞县先后属吕州、晋州。宋熙宁五年（1072）赵城县废入洪洞县，属平阳府。元丰三年（1080）复置赵城县。政和三年（1113）升赵城县为庆祚军，隶河东路。金废军，复为赵城县。贞佑三年（1215）赵城县改属霍州。元洪洞县属晋宁路，赵城县属霍州。
明洪武三年（1370）两县俱属平阳府。明代以大槐树为标识的移民活动影响深远。清乾隆三十七年（1772）赵城县复属霍州，民国初年废府、州，两县改属河东道，道废后直属省。1949年属临汾专区。1954年合并为洪赵县，属晋南专区。1958年改洪洞县。1967年属晋南地区。1970年属临汾地区。2000年属地级临汾市。
1996年，洪洞县面积1563平方千米，人口约65万人。辖9个镇、16个乡：城关镇、甘亭镇、曲亭镇、苏堡镇、广胜寺镇、明姜镇、赵城镇、刘家垣镇、万安镇、冯张乡、淹底乡、孔峪乡、古逻乡、南王乡、苑川乡、南沟乡、堤村乡、左木乡、山头乡、双昌乡、左家沟乡、马牧乡、白石乡、圣王乡、龙马乡。县政府驻城关镇。
2000年第五次人口普查，洪洞县常住总人口693261人，其中，城关镇62524人，甘亭镇37429人，曲亭镇36828人，苏堡镇26067人，广胜寺镇49263人，明姜镇39257人，赵城镇66096人，万安镇31378人，刘家垣镇27154人，南王乡23910人，冯张乡32357人，淹底乡27940人，孔峪乡9567人，古罗乡13379人，圣王乡8608人，苑川乡14982人，南沟乡8145人，堤村乡50117人，马牧乡32963人，白石乡22810人，龙马乡25569人，左家沟乡18430人，双昌乡12891人，山头乡7124人，左木乡8473人。
2001年区划调整后，全县辖9个镇、7个乡：大槐树镇、甘亭镇、曲亭镇、苏堡镇、广胜寺镇、明姜镇、赵城镇、万安镇、刘家垣镇、淹底乡、兴唐寺乡、堤村乡、辛村乡、龙马乡、山头乡、左木乡。
2010年第六次人口普查，洪洞县常住总人口733420人，其中，大槐树镇151037人，甘亭镇38347人，曲亭镇51800人，苏堡镇27875人，广胜寺镇47010人，明姜镇47416人，赵城镇78065人，万安镇64458人，刘家垣镇26486人，淹底乡37482人，兴唐寺乡15132人，堤村乡50751人，辛村乡56300人，龙马乡25581人，山头乡8393人，左木乡7287人。
2015年末，洪洞县辖9个镇、7个乡（合计16个），6个居委会、463个村委会（合计469个）。
