柳林县组建于一九七一年四月。现辖八镇七乡197个行政村。

今县境历史悠久，源远流长了。县境薛村镇高红村出土的仰韶文化遗址，表明早在新石器时代，就有人类在此繁衍生息。

今日柳林县春秋时为晋国领地，战国属赵之边邑离石。《史记·赵世家》载：“武灵王二十三年秦拔我蔺”。赵国之蔺邑在今本县之孟门镇。秦时属太原郡。

汉武帝元朔三年（前126年）封其代共王子熹为蔺侯（古治在今之孟门镇年）、忠为隰城侯（治所遗址在本县今之穆村镇与杨家坪之间年），绾为离石候。时今县境域分属离石、蔺、隰城等侯国。元朔四年（前125年）置西河郡，各侯国皆属之。东汉建安十八年（213年）废西河郡，其地并入太原郡。三国魏黄初二年（221年）复置西河郡，西晋时西河郡改为西河国，今县境域分属西河国辖下的离石、隰城、中阳三县。北朝时期，北齐置西汾州，北周大象元年（579年）西汾州下设定胡郡，兼置定胡县，郡县治所皆在今孟门镇，本县今之境域大部分属之。后西汾州改称石州。隋大业元年（605年），石州改为离石郡，唐武德元年（618年）复称石州。武德三年（620年）置西定州，治所在今之孟门镇。贞观二年（628年）废西定州，改定胡县为孟门县，县属石州。贞观七年（633年）废孟门县，置孟门镇。贞观八年（634年）废镇，复置定胡县。北宋时期，本县今境域先属石州治下的离石、定胡等县，后期部分地区隶属晋宁军。金时县境大部属石州治下的孟门县，县治仍在今之孟门镇。元朝初年，孟门、方山二县并入离石，今县境分属离石、宁乡二县。明初离石县并入石州，隆庆元年（1567年）石州改称永宁州，今县境属之。明代后期，今县境属山西承宣布政司太原府治下之永宁州。清朝时期，今县境分属汾州府治下的永宁州、宁乡县。

民国元年（1912年），实行省道县建置，今县境属山西省冀宁道辖下的永宁、宁乡二县。民国3年（1914年），永宁改称离石，宁乡改称中阳，今县境隶属未变。民国26年（1937年），山西省划为七个行政区，离石、中阳属第四行政区。民国28年（1939年），全省下设四个行政公署，离石、中阳改属第二行政公署，今县境仍属离石、中阳两县。民国29年（1940年）1月，离石县抗日民主政府在蛤蟆塌（今孟门镇石安村）成立，属晋西北抗日民主政权之山西省第二游击区行政公署四专区；阎锡山政权之离石县政府则移驻冀家峪（即今贺家坡乡冀家峪年）。同年4月，中共代表王若飞、肖劲光与阎锡山达成以太（原）军（渡）公路为界南北分治的协议，今县境北部遂属离石县抗日民主政府管辖，县境南部遂属阎锡山政权之山西省第四行政区。民国30年（1941年）8月，第二游击区行署改名为晋西北行政公署；1943年11月改名为晋绥边区行政公署，离石、中阳属行署辖下的三分区。

1945年8月，日本侵略者投降，柳林、离石相继解放。1946年中阳县解放，今县境仍分属晋绥边区四专区辖下的离石、中阳两县。1948年，离石、中阳改属晋绥三专区。1949年2月，离石、中阳改属晋西北行政公署。同年9月，山西省人民政府成立后，离石县、中阳县分别改属新建立的兴县专区、汾阳专区。1951年3月汾阳专区撤销后，中阳县改属兴县专区。1952年6月兴县志撤销后，离石、中阳两县改属榆次专区。1954年7月，方山县与离石县合并为离山县，今县境域隶属关系一直未变。1958年11月，离山、中阳两县合并，复称离石县。1959年9月离石、中阳分治，今县境又分属离石、中阳两县。

1971年4月，吕梁地区组建时，从离石县西部划出柳林镇、薛村、军渡、龙花垣、吉家塔、成家庄、孟门、西王家沟、刘家山、贾家垣、结绳墕、枣林、东窊、交口1镇13个人民公社，从中阳县西部划出龙门垣、庄上、陈家湾、金家庄、留誉、张家圪台、苇园沟、三交、高家沟、石西、贺家坡、杨家峪12个人民公社组建成新的离石县（原离石县城关及未划入其他人民公社组建成离石郊区），于同年5月离石县级各机关正式移驻柳林镇；同年7月5日，离石县改名为柳林县，原离石郊区易名为离石县，仍隶属于吕梁地区，并对下属人民公社区划进行了调整，组建了穆村、李家湾两个人民公社，将结绳墕、枣林、交口3个人民公社重新划归更名后的离石县。其时，柳林县下辖25个人民公社和1个镇人民政府。

1984年改乡（镇）村制。根据国务院“关于实行政社分开建立乡政府的通知”精神，1984年5月12日省人民政府批准，设孟门、穆村、成家庄、下三交镇人民政府。1984年7月15日，除镇以外的21个人民公社全部改设为乡，成立乡人民政府。同时，将公社下辖的生产大队改为村民委员会。1989年2月24日，薛家湾乡并入柳林镇。至此，全县共设柳林、孟门、成家庄、穆村、三交5个镇，西王家沟、刘家山、吉家塔、李家湾、东凹、贾家垣、龙花垣、军渡、薛村、石西、高家沟、贺家坡、杨家峪、苇园沟、龙门垣、陈家湾、金家庄、留誉、张家圪台20个乡分辖三个居民委员会和573个村民委员会。

2001年1月，调整为现八镇七乡257个行政村。在全县乡镇撤并中，东窊乡并入柳林镇；军渡乡并入薛村乡，改称薛村镇；龙花垣乡并入贾家垣乡；龙门垣乡并入陈家湾乡；吉家塔乡并入孟门镇；刘家山乡并入王家沟乡；张家圪台乡并入留誉乡，改称留誉镇；苇园沟乡并入三交镇；贺家坡乡并入高家沟乡；杨家峪乡并入庄上乡，改称庄上镇。之后柳林县下辖下辖柳林、庄上、孟门、成家庄、穆村、薛村、三交、留誉8镇和王家沟、李家湾、贾家垣、石西、高家沟、陈家湾、金家庄7个乡。

2003年10月23日，国务院批准撤销吕梁地区，建立吕梁市。至此，柳林县上属吕梁市管辖。至2020年，柳林县下辖柳林、庄上、孟门、成家庄、穆村、薛村、三交、留誉8镇及王家沟、李家湾、贾家垣、石西、高家沟、陈家湾、金家庄7个乡，分辖4个居民委员会和197个行政村。