商周时,张北县在内的中国北方辽阔地区活动着一个游牧部落,时人称之“鬼方”。
春秋时,张北县属无终国。无终为山戎族,周初归附周,后被晋国大夫中行穆子击败,终为晋灭。
春秋后期,本县为东北东胡游牧部落势力范围。公元前279年,燕袭破东胡,逼迫其退却千余里,本县隶上谷郡地。到战国后期已入据秦、赵、燕三国境北。 汉初,高帝刘邦北征失败,只好跟匈奴和亲,划分疆界,自此本县改属匈奴,后又复归汉,为乌桓居地。
直到北魏初,为拱卫首都平城(今大同),在北部沿边设六个军事据点,以防柔然族,称六镇。张北县置怀荒镇(520年)。六镇暴动失败后,北魏政权土崩瓦解,分裂成东、西二魏,不久被北齐、北周取代。唐贞观四年归唐,约五十年后又转归契丹。
辽、金、元三代民物熙阜。辽属西京道归化州,称燕子城或燕赐城。金设柔远镇。后设柔远县,复设抚州,俱治今张北,本县大部分该州县地。元为“腹里”之地,置隆兴路高原县,1307年,元武宗海山建中都于张北境内的旺兀察都(白城子),同大都(北京)、上都(开平,今正蓝旗)并称,成立皇室往返于大都、上都之间的巡都。皇庆元年(1312年),改隆兴路为兴和路。至正十八年(1358年),起义军刘福通部将关先生、破头潘出师山西,克大同、兴和塞外诸郡,一把火烧了元中都。
明为边徼。明洪武三年(1370年)置兴和府,四年后为元据,府废。七年,明将蓝玉再拔兴和,自此本县入明版图。洪武三十年(1397年)置兴和守御千户所,永乐二十年(1422年),被蒙古攻破,后迁至宣化,本县遂为鞑靼势力范围。
明、清之际移民实边,域地历史性开发巨变。清顺治时,本县属官牧地及官荒地。康熙十四年(1675年),本县大部分属察哈尔镶黄旗游牧地。雍正二年(1724年),设张家口理事同知厅,渐次垦辟。
民初(1913年)改厅设县,疆域播迁,区划应弯,号称坝上首县,因地处张家口以北而得名“张北”。
1935年12月底,日伪入侵,翌年1月蒙政会设察哈尔盟(治今张北),本县属之。
1945年抗战胜利后,中共建立张北县政府接管本县,隶晋察冀边区察哈尔省第七专区,下设一市(即张北市)九区。
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46年10月,国民党傅作义部攻占张北。中国共产党领导的武装力量组建张(北)宝(昌)联合县,6月联合县分,成立张北县政府。
1948年12月15日,张北县第二次获得解放。
中华人民共和国成立后沿旧制。
1952年11月15日隶河北省张家口专区。
1959年5月张家口专区,张家口市合并称张家口市,张北县属之。
1961年5月复置张家口专区,县隶张家口专区。
1970年改张家口专区为张家口地区,县属之。
1993年6月底,张家口地区撤销,并于张家口市,县隶属张家口市。2005年1月30日,河北省人民政府为加快县域经济发展,推进城市化进程,确定张北县为第一批扩大管理权限的县(市),仍隶属张家口市。