沁水县历史悠久，考古发现的下川遗址说明距今约2.3万年至1.6万年前人类已经在这里繁衍生息。
尧舜时代，属帝都畿内，至今还有“尧王择婿”、“舜王躬耕”遗址。
夏商两代均属冀州，为“王畿”之地。
周为原国，周武王十三年封弟文王十六子于原，是为原国，在今沁水县城西北。
春秋属晋，战国属韩，周安王二十六年（前376），韩、赵、魏三家分晋，仅予晋君食以端氏一邑，在今沁水县城东22公里的郑庄镇原西城村，成为晋国最后的国都。
赵肃侯元年（前349），夺晋君端氏，徙处屯留，境属赵国。
秦属上党郡。
汉属司隶，高祖元年（前206）设端氏县，属河东郡。
建元年间（前140~前135），武苏封代共王之子刘忠于端氏，改为端氏侯国。
建武元年（25），光武帝封其族子刘遵于端氏，改设安平郡。
三国属魏之司州，建安年间，废安平郡，端氏属平阳郡。
两晋年间，建制没变。
南北朝属北魏之建州，太平真君七年（446），废端氏县。
太和二十年（496）复设端氏县，且为安平郡治，领端氏、濩泽二县。
孝昌二年（526），设东永安县，治所在今沁水县龙港镇原固镇村，并为泰宁郡治，领东永安、西河、西濩泽、高延四县。
北齐属建州，天保元年（550）废泰宁郡，改东永安县为永宁县。
隋属冀州，开皇三年（583）改建州为泽州，废安平郡，端氏县由端氏聚（今沁水县郑庄镇原西城村）迁到今沁水县端氏村。
开皇十八年（598），改永宁县为沁水县，县治由故城镇（今沁水县龙港镇原固镇村）迁到今县城，同属泽州。
大业三年（607）改州为郡，又属高平郡。
义宁二年（618）改郡为州，再属泽州。
唐属河东道，武德八年（625）端氏县改泽州治，领端氏、濩泽、沁水三县。
贞观元年（627）州治迁至今晋城。
天宝元年（742）改州为郡，又属高平郡。
乾元元年（758）改郡为州，再属泽州。
五代属后晋之泽州；梁晋之晋，时属梁，时属晋。
宋属河东路泽州。
金属河东南路，天德二年（1151）改属平阳府泽州。
贞祐四年（1216）又属上党泽州昭义军。
兴定二年（1218）再改属盂州。
正大元年（1224）方将州升为忠昌军。
元属司校司，至元三年（1266）废司校司，改属平阳路泽州，并将端氏并入沁水。
大德九年（1305）改平阳路为晋宁路。
明属山西布政使司平阳府，洪武九年（1376）将泽州升为直隶州。
清属山西布政使司冀南道（后改为冀宁道）泽州。
清雍正六年（1728）升泽州为泽州府，直属山西布政使司。
1911年，废泽州府，改属山西省冀宁道。
1934年废冀宁道，直属山西省政府。
1937年，确立专署制度，属山西省第五行政督察专员公署。
抗日战争时期（中条战役后），八路军南下，建立岳南根据地，1941年8月成立沁水县抗日政府，驻原苏庄乡四十亩村一带，属岳南专办三地委。
1941年10月成立沁东县抗日政府，一度称端氏县，驻固县乡元上村，属晋豫区委。
1942年2月成立沁南县抗日政府，驻土沃乡南阳村，属条东地委。
1941年12月沁东县改称士敏县。
沁水、士敏同改属太岳行署。
1943年7月，沁水县并入士敏县。
1944年3月沁南县改称沁水县。
1945年12月，撤销青城县，将青城县五区（原王寨乡、原樊村河乡）、士敏县七区（原城关镇）划归沁水县。
1946年1月沁水县政府由土沃乡的南阳村迁驻今县城。
1947年7月士敏县并入沁水县，属太岳行署二专署。
1948年，撤销边区建制，改属华北人民政府太岳行署二专署。
1949年4月山西全境解放。
沁水县改属翼城临时专署。
新中国成立后，沁水县先后隶属于长治专区、晋东南专区、晋东南地区。
1958年10月，沁水县并入阳城县。
1959年10月沁、阳分治。
从1985年起，沁水县隶属晋城市。