西林县历史悠久。早在数万年前的旧石器早期，西林就有过人类活动。

春秋战国时期西林地域在部落联盟的基础上形成了方国句町国。至秦代属黔中郡句町国地域。汉朝属牂牁郡句町县（国）。三国时属町县地。南朝置西平县。北朝属南宁州（州治今云南曲靖）随属南宁州总管府。唐属黔州所领。宋皇祜四年（1052年），置上林山峒。明永乐七年（1409年）设置上林长官司。清康熙四年（1665

年）改流转用县，存林字，又以地名处西端，西林县由此而得名。

民国沿设西林县，先后隶属右江道、田南道（治百色）、百色团区、百色地区专员公署。

民国24年（1935年），调整西林县行政区域，划潞城、八渡、供央3个乡归新建的田西县，同时从西隆县划出八达、古障、马蚌7个乡归西林县。

1950年3月，西林县人民政府成立（县治设在定安）。解放后（1951年）8月取消西林县建制，分别以定安、者苗、高角、八渡4个乡并入田林县；以那劳岩介、龙潭、西平、八达、古障、马蚌7个乡并入西隆县，后改称为西林各族自治县。

1961年7月，经广西壮族自治区人民委员会批准，西林县开始从隆林各族自治县分出恢复建制。

1963年5月20日，国务院全体会议通过，正式批准恢复西林县，辖那佐、那劳、西平、八达、古障、马蚌6个区（后改为公社），县人民委员会设在八达。

1984年7月公社分为乡镇，有八达镇、古障镇、马蚌乡、八大河乡、者夯乡、普合苗族乡、那劳乡、足别瑶族苗族乡、西平乡、弄汪乡、那佐苗族乡共2镇9乡。2005年6月撤并乡镇八大河乡并入马蚌乡，者夯乡并入古障镇，弄汪乡并入那佐苗族乡。