西漢置方渠縣，治今縣東南，屬北地郡，東漢初省。
隋大業(yè)初置弘德縣，治今縣西北洪德鄉(xiāng)，或屬弘化郡，或屬慶州。
唐初廢入馬嶺縣，唐神龍三年（707）復置方渠縣，治今環(huán)城鎮(zhèn)。
后降縣為鎮(zhèn)，屬慶州。
五代晉天福四年（939）升方渠鎮(zhèn)為通遠縣，屬威州，為州治。
周廣順二年（952）改威州為環(huán)州，以馬嶺水（今環(huán)江）流繞城西逶迤環(huán)抱而得名。
顯德四年（957）又改為通遠軍。
北宋淳化五年（994）復為環(huán)州治，元并縣入環(huán)州，明降州為縣，屬慶陽府。
1913年后先后屬隴東道、涇原道。
1936年中國工農(nóng)紅軍進駐環(huán)縣，于今縣境先后分建固北、定環(huán)、曲子、環(huán)縣等蘇維埃政府，改屬陜甘寧省。
河連灣為省蘇維埃政府駐地，后移駐曲子縣，不久省固北、定環(huán)2縣入環(huán)縣，與曲子縣同屬陜甘寧邊區(qū)慶環(huán)分區(qū)，曲子縣為分區(qū)駐地，后改屬隴東分區(qū)。
1949年屬慶陽專區(qū)，1950年曲子縣并入慶陽縣和環(huán)縣，1955年屬平?jīng)鰧^(qū)，1961年仍屬慶陽專區(qū)，1969年屬慶陽地區(qū)，2002年屬慶陽市。