林西地区历史悠久，5000多年前，即有人类繁衍生息，并创造了璀璨的锅撑子山细石器文化。2700多前年，就有前人从事青铜冶炼生产，留有闻名于世的大井古铜矿遗址。自春秋至隋，这里先后为东胡、匈奴、鲜卑、库莫奚、霫、契丹等北方少数民族的游牧地。唐贞观二十二年（公元648年）, 于潢水北岸（今新城子镇西樱桃沟村）设松漠都护府；辽代，林西南部属上京道临潢府饶州，北境属庆州；金代，嘎斯汰河以北属庆州庆民县，嘎斯汰河以南属临潢府卢川县；元代，林西地区属中书省应昌路（今克什克腾达里诺尔）；明初，林西属全宁卫，永乐元年（1403年）以后，属兀良哈三卫之一泰宁卫；十六世纪中叶，隶属于北元（亦称鞑靼）察哈尔部；后天聪八年（1634年），林西地区划归巴林部；清顺治元年（1644年）至光绪三十一年（1905年）为巴林旗牧地。
清光绪三十四年二月十五日（1908年3月17日），热河都统廷杰奏请清廷批准，始建制，县治设于乌梁苏汰川口（今林西镇址），因在“巴林草原之西”、故名“林西”。属承德府赤峰直隶州辖，民国元年（1912年）至民国22年（1933年），林西县隶属热河省。
1933年3月6日，日本侵略军侵占林西后，林西县属伪满洲国兴安西省，1942年撤兴安西省建兴安总省，林西县隶属兴安总省兴西地区行署。
1945年8月林西获得解放，同年11月中共林西县委、林西县政府成立，林西县隶属热河省热北地委第五行政督察专员公署；1946年6月5日 第五行政督察专员公署与东蒙自治政府的昭乌达省合并，建立昭乌达盟行政委员会，林西县隶属热河省昭乌达盟行政委员会； 1949 年5月20日 ，林西县随昭乌达盟一起划归内蒙古自治区；1969年8月1日 ，林西县随昭乌达盟划归辽宁省，1979年7月1日 又随昭乌达盟划回内蒙古自治区。至2008年，林西县建立100年。
