石楼县历史悠久，境内曾多处发现古代遗存的白灰层、火种与陶器。经中科院山西考古队发掘鉴定，确认系仰韶文化、龙山文化遗址。境内最早的人类活动可追溯至新石器中晚期。

 

   殷商时为沚国，春秋为屈地。夷吾封屈，即此。汉高祖十一年 (前196) 封宣义为土军侯，武帝元朔三年 (前127) 封代共王子郢客为土军侯，后置土军县，居西河郡。东汉废。晋时夏主赫连勃勃置吐京护军。 北魏太平真君九年 (448) 置岭西县，为吐京郡治。太和二十一年 (497) 改名吐京县。 齐、周因之。隋开皇十八年 (598) 改名石楼县， 以县东南有石楼山故名，自此历代县名均不改。隋属龙泉郡，唐武德初为西德州治，贞观元年 (627) 州废，改属东和州，二年属隰州。五代、宋、金、元皆因之。明万历四十年 (1612) 改属汾州府。清因之。民国属冀宁道。抗日战争时期属我晋绥边区。建国后初属汾阳专区，后属临汾专区，今归吕梁行政公署。
吐京郡 北魏太平真君九年 (448) 于土军故城置吐京郡，领新城、吐京二县，故治在今石楼县西五十里团圆山下。孝昌中陷，寄治西河。

   临河县 唐武德二年 (619) 置临河县，属西德州，贞观元年 (627) 废入石楼县，故治在今石楼县东六十里。

   长寿县 唐武德二年 (619) 析石楼县地置长寿县，属西德州，贞观元年 (627) 废入石楼县。故治在今石楼县东五里，旧称长寿村，今称故县村。

   土军故城 汉土军县城在今石楼县西北五十里团圆山下，俗谓团城，今阙。

   花底窳 在石楼县西九十里黄河岸，明设守备所，清顺治年间设石楼营，名五花新寨。

   屈地灵泉 在石楼县城东屈产河畔，旧时为石楼八景之一。此泉水质甜淳，无杂质，煮沸锅底不留垢，清时当作贡品。1958年已利用此源建立了自来水厂。

   呼延山 在石楼县西，以有呼延赞墓，故名。呼延赞，宋太原人，以勇猛授骁雄军使、康州团练使。诸子耳后刺字曰：“出门忘家为国，临阵忘死为主”，并文其体“赤心杀贼”四字。今近处多有呼延姓者，据传即其后裔。

   石楼山 在石楼县东南，以其高绝，故又称通天山。 《资治通鉴》：东汉永和六年(141)匈奴中郎将张耽， “击乌桓于通天山，大破之”。胡三省注，通天山即石楼山也。 《北齐书·本纪》：天保五年(554)正月，文宣帝高洋大破山胡于石楼，即此。

 

   民国无年（1912）县属山西省府。民国3年属中路道，后改冀宁道。民国16年复改属省府。民国26年9月，改属第六政治区（后改行政督察专员公署）。民国28年改属第四行政督察专员公署。

 

   民国34年（1945）9月28日，县人民政府在李家寨村成立，石楼县属晋绥边区吕梁四专署；民国37年6月改属晋绥九专署；民国38年2月改属晋南行政公署。1949年10月1日改属汾阳专署。1951年3月27日改属临汾专署。1958年10月并入吕梁县，改称石楼镇。次年10月复置县。1971年5月1日划归吕梁地区，迄今未变。