Cuốn Việt Nam những sự kiện lịch sử (1858-1918), tác giả: Dương Kinh Quốc (Viện sử học, đã mất), Nhà xuất bản Giáo dục, 2001, là cuốn sách duy nhất dùng tên gọi Cấm Khê để chỉ huyện Cẩm Khê ở tỉnh Phú Thọ trong các văn bản thời Pháp thuộc cuối thế kỷ 19 - đầu thế kỷ 20 (tại 6 thời điểm và trong phần tra cứu cuối sách, trong khi không có tên Cẩm Khê).

Tuy nhiên, nhiều tư liệu nhắc đến Cấm Khê là căn cứ kháng chiến cuối cùng của Hai Bà Trưng và có vẻ như không trùng với Cẩm Khê. Các tác giả bộ Cương Mục cho rằng: "Cấm Khê ở về địa hạt Vĩnh Tường tỉnh Sơn Tây" (Tiền biên - quyển 2) (Vĩnh Tường nay là một huyện thuộc tỉnh Vĩnh Phúc). Học giả Đào Duy Anh lại đoán định Cấm Khê là xã Cẩm Khê (hay còn gọi là Cẩm Viên) ở huyện Yên Lạc cũng thuộc tỉnh Vĩnh Phúc (Cổ đại Việt Nam - Tập IV - trang 65). Henri Maspero trong L'expédition de Ma Yuan - BEFEO XVIII - cho rằng Cấm Khê là Cẩm Khê và coi đó là huyện Cẩm Khê, tỉnh Yên Bái (có thời kỳ -15 tháng - Cẩm Khê thuộc Yên Bái). Nhưng cũng chính ông đã tìm ra cái tên huyện Cẩm Khê mới chỉ có từ năm 1841, trước đó là huyện Hoa Khê. Cho nên ông không nghiên cứu tiếp vấn đề Cấm Khê nữa, coi như chưa biết ở đâu.

Xa xưa là huyện Ma Khê. Ma Khê là tên ông tổ bộ tộc người Tày, họ Ma. Thời đó, bộ tộc này định cư dọc bờ hữu ngạn Nậm Tao (sau gọi là sông Thao - một đoạn sông Hồng). Ma Khê được vua Hùng phong làm Lương tướng. Sắc phong "Phụ chính đại thần, đại tướng quân Ma Khê". Chính vì vậy mà vùng đất này mang tên của ông (về sau ông chuyển cả bộ tộc của mình sang tả ngạn sông Thao thuộc thị xã Phú Thọ và huyện Lâm Thao ngày nay).

Thời loạn 12 sứ quân, địa bàn huyện Cẩm Khê có thành Hồi Hồ là nơi chiếm đóng của sứ quân Kiều Thuận. Kiều Thuận đã gây dựng và cai quản trong hơn 20 năm tới khi nổi dậy xưng quân vương và bị lực lượng Hoa Lư của Đinh Bộ Lĩnh thu phục vào năm 968 và lập ra nhà nước Đại Cồ Việt.

Đến thời nhà Lê sơ huyện Ma Khê được đổi tên là huyện Hoa Khê, thuộc phủ Lâm Thao, trấn Sơn Tây.

Năm 1831, nhà Nguyễn đổi tên trấn Sơn Tây thành tỉnh Sơn Tây.

Năm 1841, vì kỵ huý, nhà Nguyễn đổi tên huyện Hoa Khê thành huyện Cẩm Khê (vẫn thuộc phủ Lâm Thao, tỉnh Sơn Tây). Tên Cẩm Khê được dùng từ đó cho đến ngày nay.

Ngày 8 tháng 9 năm 1891, Toàn quyền Đông Dương ra Nghị định tách phủ Lâm Thao (chỉ gồm 3 huyện Thanh Ba, Sơn Vi và Phù Ninh) của tỉnh Sơn Tây để thành lập tỉnh Hưng Hoá mới. Ngày 9 tháng 9 năm 1891, Toàn quyền Đông Dương ra Nghị định tách huyện Cẩm Khê khỏi phủ Lâm Thao, tỉnh Sơn Tây để nhập vào Tiểu quân khu Yên Bái, thuộc Đạo Quan binh 3.

Ngày 9 tháng 12 năm 1892, Toàn quyền Đông Dương ra Nghị định chuyển huyện Cẩm Khê nằm trong địa bàn tiểu quân khu Yên Bái về tỉnh Hưng Hoá mới.

Năm 1903, tỉnh lỵ tỉnh Hưng Hoá chuyển lên làng Phú Thọ và tỉnh đổi tên thành tỉnh Phú Thọ, do đó huyện Cẩm Khê thuộc tỉnh Phú Thọ.

Sau năm 1975, huyện Cẩm Khê có 31 xã: Cấp Dẫn, Cát Trù, Chương Xá, Điêu Lương, Đồng Cam, Đồng Lương, Đông Phú, Hiền Đa, Hương Lung, Ngô Xá, Phú Khê, Phú Lạc, Phùng Xá, Phượng Vĩ, Phương Xá, Sai Nga, Sơn Nga, Sơn Tình, Tạ Xá, Tam Sơn, Thanh Nga, Thụy Liễu, Tiên Lương, Tình Cương, Tùng Khê, Tuy Lộc, Văn Bán, Văn Khúc, Xương Thịnh, Yên Dưỡng, Yên Tập.

Theo Quyết định số 178-CP ngày 5 tháng 7 năm 1977 của Hội đồng Chính phủ nước Cộng hòa Xã hội Chủ nghĩa Việt Nam, huyện Cẩm Khê sáp nhập với huyện Yên Lập và 10 xã của huyện Hạ Hoà ở phần hữu ngạn sông Thao thành huyện Sông Thao.

Ngày 22 tháng 12 năm 1980, huyện Sông Thao được tách thành 2 huyện Yên Lập và Sông Thao.

Ngày 7 tháng 10 năm 1995, Chính phủ cắt chuyển 10 xã của huyện Sông Thao (10 xã cũ của huyện Hạ Hoà) về huyện Hạ Hoà vừa được tái lập từ huyện Thanh Hòa trong cùng nghị định.

Như vậy, huyện Sông Thao lúc này có địa giới trùng với huyện Cẩm Khê cũ.

Ngày 11 tháng 1 năm 1996, chuyển xã Đông Phú thành thị trấn Sông Thao, thị trấn huyện lỵ huyện Sông Thao.

Ngày 8 tháng 4 năm 2002, huyện Sông Thao được đổi lại tên cũ là huyện Cẩm Khê.

Ngày 17 tháng 12 năm 2019, sáp nhập 3 xã Đồng Cam, Phương Xá, Phùng Xá thành xã Minh Tân; sáp nhập 3 xã Thanh Nga, Sơn Nga, Sai Nga và thị trấn Sông Thao thành thị trấn Cẩm Khê; sáp nhập 3 xã Hiền Đa, Cát Trù, Tình Cương thành xã Hùng Việt.[1]

Huyện Cẩm Khê có 1 thị trấn và 23 xã như hiện nay.