Trước đây, huyện Yên Lập thuộc phủ Quy Hóa, trấn Hưng Hóa (năm 1831 đổi là tỉnh Hưng Hóa).

Từ năm 1903 thuộc tỉnh Phú Thọ.

Theo quyết định số 178-CP ngày 5 tháng 7 năm 1977 của Hội đồng Chính phủ Việt Nam, huyện Yên Lập sáp nhập với huyện Cẩm Khê và 10 xã của huyện Hạ Hoà ở phần hữu ngạn sông Thao (sông Hồng) thành huyện Sông Thao.

Ngày 22 tháng 12 năm 1980, Hội đồng Chính phủ tách huyện Sông Thao thành 2 huyện Yên Lập và Sông Thao. Khi vừa tái lập, huyện Yên Lập có 17 xã: Đồng Lạc, Đồng Thịnh, Hưng Long, Lương Sơn, Minh Hòa, Mỹ Lung, Mỹ Lương, Nga Hoàng, Ngọc Đồng, Ngọc Lập, Phúc Khánh, Tân Long, Thượng Long, Trung Sơn, Xuân An, Xuân Thủy, Xuân Viên.

Ngày 28 tháng 5 năm 1997, chuyển xã Tân Long thành thị trấn Yên Lập, thị trấn huyện lỵ huyện Yên Lập.

Huyện Yên Lập có 1 thị trấn và 16 xã như hiện nay.