周属齐国，秦归齐郡。公元前206年设县，取名西安县。后在历史变革中并入别县。南宋绍定元年（1228）再次设县，取名新城县。1914年改为桓台县。1958年并入博兴县，1961年恢复桓台县建制。1983年桓台县划归淄博市。
1991年10月13日，撤销马桥乡，设立马桥镇。
1994年5月30日，撤销周家乡，设立周家镇。1994年6月7日，撤销果里乡，设立果里镇。1994年12月29日，撤销陈庄乡，设立陈庄镇。
1995年9月27日，撤销邢家乡、侯庄乡，设立邢家镇、侯庄镇。
1996年，桓台县面积509.5平方千米，人口47.2万。辖13镇。县政府驻索镇。
2000年第五次人口普查，桓台县总人口474908人，其中：索镇镇81444人，耿桥镇27643人，起凤镇55506人，邢家镇18485人，田庄镇51289人，荆家镇43617人，马桥镇29396人，陈庄镇21396人，新城镇35585人，周家镇19721人，唐山镇39452人，果里镇26898人，侯庄镇24476人。
2001年底，全县总面积509.53平方千米。总人口48.78万人，其中非农业人口7.36万人。辖11个镇、1个城区街道办事处，343个行政村，1个经济开发区。
2002年底，全县总面积509.53平方千米，总人口48.9万人，其中非农业人口7.53万人。少数民族352人。辖11个镇、1个开发区和1个城区街道办事处，343个行政村。
2003年7月4日，山东省政府批复同意将桓台县果里镇的闫高村、小官村、韩庙村、刘斜村、罗斜村、甘家村和周家镇的杨楼村、郭家村共8个村划归张店区石桥街道办事处管辖。
2003年底，全县总面积498.25平方千米，总人口48.44万人，其中农业人口40.47万人，非农业人口7.97万人。少数民族350余人。辖11个镇、1个开发区和1个城区街道办事处，335个行政村。
2007年底，全县总面积509.13平方千米，总人口49.67万人。有少数民族20个，500余人。辖11镇、1个开发区和1个城区街道办事处，14个居委会、335个行政村。
2010年，撤销索镇镇，设立索镇街道、少海街道。同年11月6日，《淄博市人民政府关于调整部分区县乡镇街道办事处行政区划的通知》（淄政发[2010]90号）：撤销周家镇，将其原行政区域并入果里镇。镇政府驻地不变。撤销邢家镇，将其原行政区域并入唐山镇。镇政府驻地不变。撤销陈庄镇，将其原行政区域并入马桥镇。镇政府驻地不变。调整后，全县辖2个街道、7个镇：索镇街道、少海街道、起凤镇、田庄镇、荆家镇、马桥镇、新城镇、唐山镇、果里镇。县政府驻索镇街道。
