偏關縣古稱林湖、始稱偏頭關、偏頭寨，五代置偏頭砦，元改偏頭關，清改稱偏關縣。偏關縣位於山西省西北邊陲，處於黃河南流入晉的交匯處。北依長城與內蒙古清水河縣接壤，西臨黃河與內蒙古準格爾旗準格爾旗隔河相望，南與河曲、五寨兩縣相連，東於神池、朔州兩縣（市）毗鄰。縣境東西長60千米，南北寬58 千米，全縣總面積1682平方千米，總人口11萬人（2004年）。
偏頭關與寧武關、雁門關合稱中華三關，是明代長城外三關之首，偏關為“三晉之屏藩”、“晉北之鎖鑰”。
偏關縣的由來，據《天下郡國利病書》記載 “偏頭關東連丫角山，西通黃河，與套虜僅隔一水，其地東仰西伏，故名。” 又據《偏關縣誌》，城臨偏頭關，以關名縣。
五代北漢乾佑四年（951年）， 劉崇在晉陽稱帝時於韓光嶺（今偏關城東一里處的山樑上）建立偏頭寨。
北漢天會元年（957年）北漢王劉鈞繼而在原址擴展建寨，寨為土夯高牆。偏頭寨東靠雙鳳山，西俯關河川，“地控西北，為守城之權輿 ”。又西距黃河20裡，楊繼業、楊延昭與契丹征戰於雁門、偏頭一帶。楊家將在這塊土地上兵來將往，浴血疆場，威鎮三關，已成為家喻戶曉的世代佳話。
遼於今縣境東部置寧邊州，屬西南招討司。
金正隆三年（1158）析置寧邊縣為州治。元至元四年（1338）廢。明成化二年（1466）置偏頭關千戶所，治今城關，屬太原府。清雍正十三年（1735）升偏關縣，屬寧武府。民國初年屬雁門道，道廢后直屬省。
元朝大德三年（1299年）升偏頭寨為偏頭關，設置武節將軍樞密院判守禦此關。從此，偏頭關於寧武關、雁門關合稱長城外三關。順帝至正二十四年（1364年）七月，河南右丞相魏賽因不花移鎮偏頭關。
明代長城設九邊重鎮防守，其中太原鎮又稱山西鎮駐防偏頭關，管轄的長城西起保德，東達黃榆嶺（今山西和順縣），全長800公里。其中在偏關境內分大邊、二邊、三邊、四邊、黃河邊，內邊計六條長城，再加北魏長城、北齊長城，總長500公里。
1949年屬興縣專區。1952年屬忻縣專區。1958年廢入河曲縣。1960年復置，屬晉北專區。1961年復屬忻縣專區。1967年屬忻縣地區。1983年屬忻州地區。2000年屬地級忻州市。2000年屬忻州市。
1997年，偏關縣轄4鎮11鄉：城關鎮、老營鎮、天峰坪鎮、萬家寨鎮、水泉鄉、陳家營鄉、樓溝鄉、南堡子鄉、窯頭鄉、馬家埝鄉、黃龍池鄉、教兒墕鄉、尚峪鄉、曹家村鄉、大石窊鄉。縣政府駐城關鎮。 2000年第五次人口普查，偏關縣總人口112324人，其中：城關鎮37595人，天峰坪鎮9083人，老營鎮7069人，萬家寨鎮6346人，窯頭鄉9004人，大石窪鄉3541人，樓溝鄉6006人，曹家村鄉3951人，尚峪鄉4651人，南堡子鄉4773人，教兒埝鄉1210人，水泉鄉5173人，陳家營鄉7055人，馬家埝鄉2373人，黃龍池鄉4494人。
2001年區劃調整後，全縣轄4個鎮、6個鄉：新關鎮、天峰坪鎮、老營鎮、萬家寨鎮、窯頭鄉、樓溝鄉、尚峪鄉、南堡子鄉、水泉鄉、陳家營鄉。縣政府駐新關鎮。