据文物管理部门在旦八镇柏叶沟、杏河镇小庄科、顺宁乡丁岔和周河等地收集的石斧、陶罐证实，早在新石器时代志丹境内已有人类聚落。

夏、商、周时期（约前22世纪末～前770），为少数民族西戎及其支派犬戎所居。

春秋时（前770～476），为白狄部落居地。

战国时（前475～前221），初为西戎与晋国交界地。以洛河为界割成两块，洛河以西是西戎支派义渠戎国领土；洛河以东属晋。

周威烈王二十三年（前403），韩、赵、魏三诸侯分晋后，洛河以东属魏国范围，由上郡高奴县领辖。周显王四十年（前328），秦并吞魏上郡15县，包括本县东部地区，周赧王四十二年（272），秦灭义渠戎国，置北地郡，县地全归于秦，仍以洛河为界，洛以东属上郡高奴县，洛以西属北地郡。

秦王政二十六年（前221），秦始皇统一中国，分全国为三十六郡，本县仍分属上郡与北地郡。

西汉（206～24），东部地区属上郡高奴县，西部属北地郡归德县。

东汉（25～220），前期同西汉，灵帝中平六年（189）被匈奴占据。

三国西晋（220～317）为羌胡地。

东晋（317～420），先为赵之上郡，后为前秦之上郡，又为后秦地，赫连氏建夏后，归夏。

南北朝（420～581），北部属夏州金明郡广洛县，东南部属因城县。

隋开皇三年（583），天下废郡置州，县地属延安州金明县和因城县所辖。大业三年（607），恢复郡制，改延安州为延安郡，仍辖县地。

唐武德二年（619），置永安县，属北武州。贞观二年（628），废北武州所辖诸县，并入金明县，东南部属金城县（后改为敷政县）。

咸亨年间（670～674），曾驻守禁军。

贞元十四年（798），建神策军，后改设永康镇。

五代（907～960），先为后梁，后归后唐，再属后晋，旋归后汉，最后属后周。

宋太宗太平兴国二年（977），置保安军，相当于下州规格的地方行政建置，不领县。军治在今志丹县城，属永兴军路。高宗建炎四年（1130），保安地归于金，建置依旧。

金大定十一年（1171），废保安军置保安县，属延安府。二十二年（1182），升县为州，仍领县地，属鄜延路。

元世祖至元六年（1269），降州为县，属延安路。

明、清（1368～1911），仍为保安县，属延安府。

中华民国二年（1913），废延安府，辖保县。

二十年（1931），废榆林道，置榆林道，置陕西省第一行政督察专员公署，辖保安县。

1934年2月，陕甘边革命委员会在小石崖成立，保安县西部的义正川、吴堡川、白豹川、脚札川等地开辟为苏区，属陕甘边范围。11月，在苏区建立赤安县苏维埃政府，属陕甘边苏维埃临时政府。

1935年11月，成立中华苏维埃人民共和国临时中央政府西北办事处，领陕北、陕甘二省及关中、神府二特区，本县属陕北省。1936年6月，改名为志丹县，隶属未变。1937年9月成立陕甘宁边区政府，直辖志丹县。1942年12月，陕甘宁边区分设五个分区，志丹属延属分区。1949年成立陕北行署，辖志丹县。1950年2月归延安专区（1969年改称延安地区）管辖。

1958年12月，原隶属于陕西省延安专员公署的吴旗县撤销，以镇级建制并入志丹县；1961年9月，按合并时区域又分出吴旗县（2005年10月19日更名为吴起县）。

70年代志丹县城