左雲縣歷史悠久，據國內史學界對境內出土石器考證，早在10萬年前,已有 人類在這塊土地上繁衍生息。
且是歷代屯兵的邊陲重鎮、“兵家必爭之地”。
由於我國北方在歷史上戰爭頻繁，本土歸屬政區、城邑及人口也頻繁更變，在商周時代屬冀州北部地區。
春秋時為北狄牧地，名白羊地。
戰國時屬趙國，置武州塞。
秦代屬雁門郡。
漢代始設縣，改為武州縣。
晉永嘉四年（310）歸代國。
北魏時隸桓州（今大同）,為京都平城畿內之地。
北周時地屬北朔州。
隋開皇元年（581）統壹中國後，改諸州為郡，地屬馬邑郡雲內縣。
唐貞觀十四年（640）於故雲內縣置定襄縣，兼雲州治，地屬雲州定襄縣。
五代時屬後唐，隸河東道。
清泰三年（936）叛將河東節度使石敬瑭將燕雲16州割讓契丹，地屬遼。
元朝屬中書省河東山西道大同路。
明永樂元年（1403）置大同左衛。
清雍正三年（1725）九月，以北西路九堡並入，改稱左雲縣。
民國十六年（1927）廢道後，直屬山西省。
抗戰時期，先後組建大懷左、左右涼、大豐涼左聯合抗日縣 *** ，隸晉綏邊區第十壹行政專員公署。
1940年，聯合縣撤消，復左雲縣建制，屬晉西區第十壹專署。
1945年9月左雲縣解放，屬晉綏五專署。
1949年10月，劃歸察哈爾省雁北專署。
1952年11月察哈爾省撤銷，屬山西省雁北專區。
1993年雁北地區與大同市合並，左雲縣隸屬於大同市。
1993年至2001年，全縣設管家堡鄉、鵲兒山鎮、張家場鄉、威魯鄉、陳家窯鄉、漢圪塔鄉、三屯鄉、城關鎮、馬道頭鄉、小京莊鄉、酸茨河鄉、店灣鎮、水窯鄉、楊千堡鄉***14個鄉鎮，276個行政村。
2001年撤並為現在的9個鄉鎮233個行政村。
其中：撤銷威魯鄉，其行政區域並入管家堡鄉；撤銷陳家窯鄉、漢圪塔鄉，其行政區域並入三屯鄉；撤銷楊千堡鄉，其行政區域並入張家場鄉；撤銷酸茨河鄉，其行政區域並入小京莊鄉；將原城關鎮更名為雲興鎮。