Thời Lý - Trần, huyện có tên là Nam Ngạn, gồm địa bàn 2 huyện Lục Ngạn và Lục Nam ngày nay.

Thời kỳ thuộc Minh chia làm 2 huyện Lục Nam và Nam Ngạn thuộc châu Lạng Giang, phủ Lạng Thương.

Đến thời Lê đổi thành Lục Ngạn thuộc phủ Lạng Giang.

Thời kỳ Pháp thuộc (1889), thực dân Pháp tách tả ngạn sông Thương thành 3 huyện: Hữu Lũng, Lục Ngạn, Bảo Lộc.

Tháng 9 năm 1891, thực dân Pháp đổi thành Đạo quan binh 1 – Phả Lại.

Tháng 10 năm 1895, Toàn quyền Đông Dương thành lập lại huyện Lục Ngạn.

Sau Cách mạng tháng Tám năm 1945, bỏ cấp phủ, châu, quận, gọi chung là huyện. Huyện Lục Ngạn khi đó có 32 xã: Bắc Sơn, Biển Động, Biên Sơn, Cấm Sơn, Đồng Cốc, Giáp Sơn, Hộ Đáp, Hòa Bình B, Hồng Giang, Kiên Lao, Kiên Thành, Kim Sơn, Mỹ An, Nam Dương, Nam Sơn, Nghĩa Hồ, Phì Điền, Phong Minh, Phong Vân, Phú Nhuận, Phượng Sơn, Quý Sơn, Sa Lý, Sơn Hải, Tân Hoa, Tân Lập, Tân Mộc, Tân Quang, Tân Sơn, Thanh Hải, Trù Hựu, Yên Sơn B.

Ngày 21 tháng 1 năm 1957, tách 5 xã: Nam Sơn, Bắc Sơn, Hòa Bình B, Yên Sơn B, Mỹ An để thành lập huyện Lục Nam. Huyện còn lại 27 xã: Biển Động, Biên Sơn, Cấm Sơn, Đồng Cốc, Giáp Sơn, Hộ Đáp, Hồng Giang, Kiên Lao, Kiên Thành, Kim Sơn, Nam Dương, Nghĩa Hồ, Phì Điền, Phong Minh, Phong Vân, Phú Nhuận, Phượng Sơn, Quý Sơn, Sa Lý, Sơn Hải, Tân Hoa, Tân Lập, Tân Mộc, Tân Quang, Tân Sơn, Thanh Hải, Trù Hựu.

Ngày 28 tháng 7 năm 1958, chuyển xã Mỹ An thuộc huyện Lục Nam về huyện Lục Ngạn quản lý.

Ngày 21 tháng 8 năm 1958, thành lập thị trấn Chũ, thị trấn huyện lỵ huyện Lục Ngạn trên cơ sở một phần diện tích và dân số của xã Nghĩa Hồ.

Ngày 14 tháng 3 năm 1963, chuyển xã Đèo Gia thuộc huyện Sơn Động về huyện Lục Ngạn quản lý.

Ngày 7 tháng 10 năm 1995, mở rộng thị trấn Chũ trên cơ sở sáp nhập 184 ha và 844 nhân khẩu thuộc xã Trù Hựu (gồm làng Chũ, làng Nhật Đức và các hộ dân cư thuộc xã Trù Hựu đang sống xen cư trên địa bàn thị trấn Chũ).

Ngày 21 tháng 11 năm 2019, sáp nhập xã Nghĩa Hồ vào thị trấn Chũ.[1]

Huyện Lục Ngạn có 1 thị trấn và 28 xã như hiện nay.