秦统—中国后，实行郡县制，于始皇元年(前221)始置曲阳县，属巨鹿郡所辖。时曲阳县区域西北部含今阜平县东北部。汉高帝元年(前206)，设恒山郡，曲阳县属之，后因避文帝刘恒讳，改曰常山郡，曲阳县属常山郡所辖。因当时巨鹿郡亦有下曲阳名(今晋县、藁城)，为与之区别，文帝元年(前179)曲阳加“上”字，始称“上曲阳”。上曲阳县名，最早见于文字记载为《史记·灌婴列传》。汉景帝三年(前154)平定“七国之乱”，常山郡废，上曲阳县仍属中山国。新莽时期，恢复常山郡，改名曰常山亭，上曲阳属之。西汉时，县境西北部达繁峙、灵丘、广昌界，东达滱水(今唐河)。
三国时至晋朝上曲阳属常山郡。北魏太平真君七年(446)，上曲阳县并入新市县，称新市县。宣武帝景明元年(500)，复置上曲阳县，隶属定州中山郡。北齐天宝七年(556)下曲阳已改为藁城、鼓城二县，上曲阳县去掉“上”字，复称曲阳县，中山郡属之。
隋文帝开皇六年(586)曲阳县因盛产石料改名石邑县，次年又改名，恒阳县。先后属鲜虞郡(今正定县)，开皇三年(583)改属定州，大业三年(607)改属愽陵郡(今定州)，大业九年(613)又改属高阳郡(今高阳倒东)管辖。
唐天宝元年(742)恒阳县属河北道定州愽陵郡。天宝末年“安史之乱”后，定州为藩镇割据势力所据，曲阳属真定。唐元和十五年(820)因避讳唐穆宗李恒名讳，复将恒阳县改为曲阳县。
北宋曲阳县属河北西路定州博陵郡，政和三年(1113)设中山府，曲阳县属之。宋熙宁九年(1076)，析县境东北部军城入唐县，县境达通天河流域。
金明昌四年(1193)析曲阳县西北部和行唐县北部境地，划入新置的阜平县。
蒙古太祖十一年(1216)升曲阳县为恒州，辖灵寿、阜平、行唐、庆都(望都)、唐县、曲阳六县，属中书省中山府。
太宗十一年(1239)降为曲阳县，属中书省真定路，至元十二年(1275)改属保定路。
明代，曲阳县属定州所辖。
清顺治十六年(1659)将阜平县东五社并入曲阳县，康熙二十二年(1683)又将原阜平东五社复归阜平县。
嘉庆九年间(1804)，定州将支曹村划归曲阳县管辖。
1913年置范阳道，翌年改为保定道，曲阳县属之。**战争、解放战争时期，曲阳县先后隶属晋察冀边区冀西区、北岳区、建屏区。民国初，县境西南端石城、黄家庄二村庄划归行唐县。
1928年直属河北省。
1937年12月，阜平县罗定峪和唐县于家寨、石堂、小路村划归曲阳县。
1942年1月，唐县套里、十八度、东庄湾、横河口、灌城、田家坎、南屯庄、北屯村、坡上、坡下、风山庄、西王庄、罗庄、赵家庄、南伏城、北伏城、岸上、勺堤等18个村庄划归曲阳县，同年十二月，于家寨、石堂、小路村重归唐县。1942年划归曲阳县的唐县18个村庄，除套里、横河口、田家坎外，其余归入唐县。
1949年曲阳县改属察哈尔省建屏专署。同年10月隶属定县专区，1954年5月，改属保定专区。1958年8月并入定县，1961年7月恢复原建制，属保定专区。
1982年12月行唐县石城村复归曲阳县。1994年底保定地、市合并，隶属保定市。
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