境內(nèi)最早的行政建制，始于戰(zhàn)國。
趙武靈王破林胡、樓煩后，置云中、雁門、代三郡，雁門郡治在今右玉縣右衛(wèi)鎮(zhèn)，同時在今朔城區(qū)南梵王寺村置新城。
秦代實(shí)行郡縣制后，境域?qū)傺汩T郡和代郡。
雁門郡治善無，轄境內(nèi)善無、馬邑（今朔州老城）、樓煩3縣；代郡轄境內(nèi)班氏縣。
漢承秦制，在雁門郡新置沃陽、中陵、劇陽、汪陶、陰館、繁畤5縣。
東漢建武二十七年（51）定襄郡移治善無，撤沃陽縣，將善無、中陵劃入定襄郡。
雁門郡移治陰館。
漢末三國時，境內(nèi)戰(zhàn)亂不已，郡縣荒廢，魏黃初二年（221）雁門郡移治今代縣境內(nèi)，轄南部汪陶、繁畤、陰館、樓煩、馬邑，北部為羌胡和鮮卑游牧地。
西晉永嘉四年（310），劉琨將陘（今雁門關(guān)）北5縣之民遷到陘南，境內(nèi)成為鮮卑拓跋猗盧游牧地。
十六國時為多民族游牧地，后趙、前燕、前秦、后燕所設(shè)之雁門郡領(lǐng)境內(nèi)汪陶、繁畤、馬邑3縣。
北魏初都平城，在畿內(nèi)設(shè)司州（遷都洛陽后改為恒州），司州轄善無郡領(lǐng)善無縣；繁畤郡領(lǐng)繁畤縣；桑干郡領(lǐng)桑干縣；平齊郡領(lǐng)懷寧、歸安2縣；梁郡為梁郡公封地；馬邑縣直隸司州。
東魏天平二年（535），恒州以及所領(lǐng)郡縣均寄治今忻州境內(nèi)，武定三年（545），復(fù)置新城，治今朔城區(qū)梵王寺。
北齊天保六年（555），朔州從今內(nèi)蒙古境內(nèi)寄治新城，為與僑置壽陽縣的朔州區(qū)別稱北朔州，天保八年（557）北朔州遷治馬邑，旋改馬邑為招遠(yuǎn)縣。
北朔州轄境內(nèi)廣安郡（治招遠(yuǎn)縣）、長寧郡、平齊郡。
隋大業(yè)元年（605）改招遠(yuǎn)為善陽，大業(yè)三年罷北朔州置代郡，尋改代郡為馬邑郡，治所均在善陽，轄境內(nèi)善陽、神武2縣。
唐初改馬邑郡為朔州，開元五年（717）析善陽縣置馬邑縣（今朔城區(qū)馬邑村）。
天寶元年（742），朔州又改為馬邑郡，乾元元年（758）復(fù)改為朔州。
唐末晉王李克用析云州置應(yīng)州，轄境內(nèi)金城縣。
五代后唐天成元年（926），馬邑縣升寰州，治寰清縣（州縣同治）。
后唐清泰三年（936），石敬瑭將朔州、寰州、應(yīng)州割讓給契丹，境內(nèi)屬遼。
遼西京道大同府轄境內(nèi)懷仁；朔州（治鄯陽，改善為鄯），轄鄯陽、馬邑；應(yīng)州轄境內(nèi)金城、河陰。
金改西京道為西京路，大定七年（1167）河陰更名為山陰。
元至元二十五年（1288）復(fù)改西京路為大同路。
明代全境屬大同府，州城不置縣，罷鄯陽、金城，朔州領(lǐng)馬邑縣；應(yīng)州領(lǐng)山陰縣。
清雍正三年（1725）析大同府置朔平府，治右玉縣，轄境內(nèi)朔州（領(lǐng)馬邑縣）、右玉縣（升右玉林衛(wèi)）、平魯縣（升平魯衛(wèi)）；雍正八年東部山陰直屬大同府，應(yīng)州不再領(lǐng)縣；嘉慶元年（1796），馬邑撤縣為鄉(xiāng)并入朔州。
1912年，廢府州為縣，朔州稱朔縣、應(yīng)州稱應(yīng)縣，與右玉縣、平魯縣、懷仁縣、山陰縣均直屬山西��；是年，馬邑復(fù)置為縣。
1914年，境內(nèi)各縣均屬雁門道（治大同）；是年，馬邑縣復(fù)并入朔縣。
1927年，境內(nèi)各縣又直屬山西省。
1937年，境內(nèi)縣城相繼淪陷，國民政府逃亡，中國共產(chǎn)黨及其領(lǐng)導(dǎo)的八路軍創(chuàng)建晉綏、晉察冀邊區(qū)，在山區(qū)成立抗日民主政府，政區(qū)演變復(fù)雜。
解放戰(zhàn)爭時期境內(nèi)各縣屬雁北地區(qū)管轄。
1949年9月，屬察哈爾省雁北專區(qū)。
1952年，察哈爾省撤銷，境內(nèi)重歸山西省。
1954年7月，大同縣與懷仁縣合并為大仁縣。
1958年，雁北專區(qū)與忻縣專區(qū)合并為晉北專區(qū)，右玉并入左云縣、應(yīng)縣并入山陰、平魯并入朔縣；大仁縣并入大同市為大仁區(qū)，后又由大仁區(qū)改為懷仁區(qū)。
1961年恢復(fù)雁北專區(qū)右玉縣、應(yīng)縣、平魯縣。
1964年12月復(fù)置懷仁縣。
1965年5月懷仁縣劃入雁北專區(qū)。
1971年雁北專區(qū)改為雁北地區(qū)。
1988年3月24日，經(jīng)國務(wù)院批準(zhǔn)成立朔州市，為省轄地級市，轄朔城區(qū)（原朔縣）、平魯區(qū)（原平魯縣）和山陰縣，市政府駐朔城區(qū)。
1989年1月5日，朔州市正式建立。
1993年7月10日雁北地區(qū)撤銷，懷仁、應(yīng)縣、右玉三縣劃歸朔州市。
2018年8月8日，懷仁縣撤縣設(shè)市，由朔州市代管。