因境內有齊桓公戲馬臺而得名。據《今縣釋名》；“廣饒縣東北有柏寢臺，齊景公與晏子遊于少海，登柏寢之臺而望其國，……俗謂臺曰桓公臺，相傳桓公曾會盟于此，按柏與桓字形相近，桓當即柏宇之訛。”
　　周屬齊國，秦歸齊郡。公元前206年設縣，取名西安縣。后在歷史變革中并入別縣。南宋紹定元年（1228）再次設縣，取名新城縣。1914年改為桓臺縣。1958年并入博興縣，1961年恢復桓臺縣建制。1983年桓臺縣劃歸淄博市。

　　1991年10月13日，撤銷馬橋鄉，設立馬橋鎮。
　　1994年5月30日，撤銷周家鄉，設立周家鎮。1994年6月7日，撤銷果里鄉，設立果里鎮。1994年12月29日，撤銷陳莊鄉，設立陳莊鎮。
　　1995年9月27日，撤銷邢家鄉、侯莊鄉，設立邢家鎮、侯莊鎮。
　　1996年，桓臺縣面積509.5平方千米，人口47.2萬。轄13鎮。縣政府駐索鎮。
　　2000年第五次人口普查，桓臺縣總人口474908人，其中：索鎮鎮81444人，耿橋鎮27643人，起鳳鎮55506人，邢家鎮18485人，田莊鎮51289人，荊家鎮43617人，馬橋鎮29396人，陳莊鎮21396人，新城鎮35585人，周家鎮19721人，唐山鎮39452人，果里鎮26898人，侯莊鎮24476人。
　　2001年底，全縣總面積509.53平方千米。總人口48.78萬人，其中非農業人口7.36萬人。轄11個鎮、1個城區街道辦事處，343個行政村，1個經濟開發區。
　　2002年底，全縣總面積509.53平方千米，總人口48.9萬人，其中非農業人口7.53萬人。少數民族352人。轄11個鎮、1個開發區和1個城區街道辦事處，343個行政村。
　　2003年7月4日，山東省政府批復同意將桓臺縣果里鎮的閆高村、小官村、韓廟村、劉斜村、羅斜村、甘家村和周家鎮的楊樓村、郭家村共8個村劃歸張店區石橋街道辦事處管轄。
　　2003年底，全縣總面積498.25平方千米，總人口48.44萬人，其中農業人口40.47萬人，非農業人口7.97萬人。少數民族350余人。轄11個鎮、1個開發區和1個城區街道辦事處，335個行政村。
　　2007年底，全縣總面積509.13平方千米，總人口49.67萬人。有少數民族20個，500余人。轄11鎮、1個開發區和1個城區街道辦事處，14個居委會、335個行政村。
　　2010年，撤銷索鎮鎮，設立索鎮街道、少海街道。同年11月6日，《淄博市人民政府關于調整部分區縣鄉鎮街道辦事處行政區劃的通知》（淄政發[2010]90號）：撤銷周家鎮，將其原行政區域并入果里鎮。鎮政府駐地不變。撤銷邢家鎮，將其原行政區域并入唐山鎮。鎮政府駐地不變。撤銷陳莊鎮，將其原行政區域并入馬橋鎮。鎮政府駐地不變。調整后，全縣轄2個街道、7個鎮：索鎮街道、少海街道、起鳳鎮、田莊鎮、荊家鎮、馬橋鎮、新城鎮、唐山鎮、果里鎮。縣政府駐索鎮街道。