“行唐”之名，历史非常悠久，可溯源于4000多年前的唐尧时代。《正定府志》、《行唐县志》载：“初，帝尧封于唐。后，诸侯来归，诣平阳即帝位，南行历其地，行唐之名由此始也”。由此可见，行唐之名的由来，源于唐尧南行。正因为如此，起初的称谓还多了一个“南”字，称“南行唐”。“南行唐”是个倒装句，正过来读为“唐南行”意为唐尧南行经过此地。

周赧王二十四年（公元前291年）建南行唐邑，邑治在现在的故郡村。

秦始皇二十六年（公元前221年）分天下为36郡，割真定（今正定）地置“南行唐县”（河北行唐县南桥乡故郡村），属巨鹿郡，县治在今故郡村，此时南行唐已是县域概念，包括以故郡为中心的广阔地域。西汉初属恒山郡，文帝时属常山郡。东汉、魏、西晋、十六国因之。

北魏太和十年（486年），去“南”字为“行唐县”。后虽几经调整更名，但最稳固、最长久的称谓仍然是行唐县，延续至今。

五帝时期，尧自唐（今定州北唐城村）赴平阳即帝位，南行历其地，因名南行唐。

大禹治水后分天下为九州，南行唐属冀州。虞舜时从冀州分出幽州、并州，属并州。夏省幽、并州，仍属冀州。春秋时，属鲜虞国。战国初属中山国，赵灭中山（前295年）后，属赵国。赵惠文王八年（前291年）建南行唐城邑。秦始皇二十六年（前221年），分天下为三十六郡，割真定地置南行唐县，治所在今故郡村，属钜鹿郡。二世元年（前209年），武臣灭赵，自立赵王，南行唐又归属赵国。西汉初，属赵国恒山郡。文帝时属常山郡。景帝中元五年（前145年）改常山郡为常山国，改属常山国。武帝元鼎三年（前114年）常山仍为郡，改属之。东汉因之。三国时属常山郡。晋及后赵、前燕、前秦、后燕，均属常山郡。北魏太和十年（486年）去“南”字为行唐县，归定州常山郡所辖。

太和十四年（490年）行唐改置唐郡，二十一年（497年）郡废。北周建德六年（577年），改属恒州常山郡。隋文帝开皇三年（583年）实行州县两级，行唐直隶恒州。大业三年（607年）实行郡县两级，废恒州，属恒山郡。唐武德元年（618年）复改恒山郡为恒州。

天宝元年（742年）改恒州为常山郡。肃宗上元二年（742年）又改郡为州，行唐属河北道恒州所辖。武后长寿二年（693年），改行唐为章武县。中宗神龙元年（705年）复名行唐县。大历三年（768年）置汦州。九年（774年）州废，属恒州。元和十五年（820年）改恒州为镇州，属之。

五代时期，后梁开平初（907年）改行唐为章武县，后唐元年（923年）复名行唐县。后晋天福元年（936年）又改称永昌县，后汉乾元年（948年）复名行唐县。宋属真定府，熙宁六年（1073年）灵寿并入行唐，八年（1075年）析出。元改称恒阳县，属保定路辖。明复称行唐县，属真定府定州。清因之。

民国2年（1913年）行唐为直隶省范阳道属县。3年（1914年）6月，范阳道改为保定道，行唐改属之。17年（1928年）废道，属河北省统辖。26年（1937年）3月，河北省政府将所辖县份划为17个行政督察区，行唐县属第十一行政督察区。27年（1938年）2月，行唐县抗日联合政府成立，直属晋察冀边区临时政府委员会领导，属冀西第二专区，后划归冀西区三专区。

29年（1940年）改属晋察冀边区第五专区，次年，属北岳区五专区。33年（1944年）6月，北岳区五专区改称北岳区四专区，属之。34年（1945年），改属冀晋区第四专区。35年（1946年）5月，行唐县民主政府改属冀晋区第三专区，翌年5月，改属四专区。11月，改属北岳区第四专区。38年（1949年）1月，划归察哈尔省建屏专区，8月，恢复河北省建制，行唐又归定县专区领导。

1949年10月中华人民共和国建立后，行唐县民主政府改称行唐县人民政府，属河北省定县专区。1954年6月，撤销定县专区，改属石家庄专区。

1958年10月，并入新乐县。1962年1月，两县分治。1970年，石家庄专区改称石家庄地区，行唐隶之。1978年7月，改设石家庄地区行政公署，行唐隶之。1993年6月，石家庄地区和石家庄市合并，行唐县划为石家庄市市属县至今。