唐代設(shè)臨沭縣，后撤銷(xiāo)。1940年恢復(fù)設(shè)縣。因縣臨沭河，故名。1956年撤銷(xiāo)，1961年恢復(fù)。

1994年11月10日，撤銷(xiāo)大興鄉(xiāng)，設(shè)立大興鎮(zhèn)。1995年11月9日，撤銷(xiāo)前莊鄉(xiāng)，設(shè)立前莊鎮(zhèn)。1996年1月3日，撤銷(xiāo)白旄鄉(xiāng)、鄭山鄉(xiāng)，設(shè)立白旄鎮(zhèn)、鄭山鎮(zhèn)（魯政函民字[1996]2號(hào)）。

1996年，臨沭縣面積1038.1平方千米，人口59萬(wàn)人。轄10個(gè)鎮(zhèn)、10個(gè)鄉(xiāng)：臨沭鎮(zhèn)、大興鎮(zhèn)、石門(mén)鎮(zhèn)、鄭山鎮(zhèn)、白旄鎮(zhèn)、南古鎮(zhèn)、前莊鎮(zhèn)、韓村鎮(zhèn)、曹莊鎮(zhèn)、蛟龍鎮(zhèn)、青云鄉(xiāng)、東盤(pán)鄉(xiāng)、古龍崗鄉(xiāng)、朱蒼鄉(xiāng)、華橋鄉(xiāng)、周莊鄉(xiāng)、官莊鄉(xiāng)、店頭鄉(xiāng)、唐嶺鄉(xiāng)、醋莊鄉(xiāng)。縣政府駐臨沭鎮(zhèn)。

1998年7月28日，撤銷(xiāo)唐嶺鄉(xiāng)，設(shè)立玉山鎮(zhèn)（魯政函民字[1998]20號(hào)）。2000年5月11日，撤銷(xiāo)周莊鄉(xiāng)，設(shè)立周莊鎮(zhèn)；撤銷(xiāo)店頭鄉(xiāng)，設(shè)立店頭鎮(zhèn)（魯政函民字[2000]35號(hào)）。至此，臨沭縣轄13個(gè)鎮(zhèn)、7個(gè)鄉(xiāng)。

2000年第五次人口普查，全縣常住總?cè)丝?97850人，其中：臨沭鎮(zhèn)84050人，蛟龍鎮(zhèn)38451人，大興鎮(zhèn)37486人，前莊鎮(zhèn)18914人，石門(mén)鎮(zhèn)29977人，曹莊鎮(zhèn)28500人，南古鎮(zhèn)27648人，鄭山鎮(zhèn)37666人，白旄鎮(zhèn)39944人，韓村鎮(zhèn)28832人，玉山鎮(zhèn)29013人，周莊鎮(zhèn)27029人，店頭鎮(zhèn)26915人，朱倉(cāng)鄉(xiāng)20566人，東盤(pán)鄉(xiāng)23513人，古龍崗鄉(xiāng)20162人，官莊鄉(xiāng)18178人，華橋鄉(xiāng)19099人，醋莊鄉(xiāng)23274人，青云鄉(xiāng)18633人。

2000年12月29日，山東省政府（魯政函民字[2000]92號(hào)）批復(fù)同意：撤銷(xiāo)周莊鎮(zhèn)，將其行政區(qū)域并入臨沭鎮(zhèn)；撤銷(xiāo)韓村鎮(zhèn)、青云鄉(xiāng)，以原韓村鎮(zhèn)、青云鄉(xiāng)的行政區(qū)域設(shè)立青云鎮(zhèn)，鎮(zhèn)人民政府駐原韓村鎮(zhèn)人民政府駐地；撤銷(xiāo)醋莊鄉(xiāng)，將其行政區(qū)域并入南古鎮(zhèn)；撤銷(xiāo)華橋鄉(xiāng)，將其行政區(qū)域并入曹莊鎮(zhèn)；撤銷(xiāo)前莊鎮(zhèn)，將其行政區(qū)域并入石門(mén)鎮(zhèn)；撤銷(xiāo)古龍崗鄉(xiāng)，將其行政區(qū)域并入大興鎮(zhèn)；撤銷(xiāo)官莊鄉(xiāng)，將其行政區(qū)域并入店頭鎮(zhèn)；撤銷(xiāo)東盤(pán)鄉(xiāng)，將其行政區(qū)域并入朱倉(cāng)鄉(xiāng)。即由13個(gè)鎮(zhèn)、7個(gè)鄉(xiāng)調(diào)整為11個(gè)鎮(zhèn)、1個(gè)鄉(xiāng)：臨沭鎮(zhèn)（周莊鎮(zhèn)）、蛟龍鎮(zhèn)、石門(mén)鎮(zhèn)（前莊鎮(zhèn)）、曹莊鎮(zhèn)（華橋鄉(xiāng)）、南古鎮(zhèn)（醋莊鄉(xiāng)）、大興鎮(zhèn)（古龍崗鄉(xiāng)）、白旄鎮(zhèn)、玉山鎮(zhèn)、店頭鎮(zhèn)（官莊鄉(xiāng)）、朱倉(cāng)鄉(xiāng)（東盤(pán)鄉(xiāng)）、韓村鎮(zhèn)（青云鄉(xiāng)）、鄭山鎮(zhèn)。（括號(hào)內(nèi)的為被撤并的鄉(xiāng)鎮(zhèn)）

2002年，臨沭縣轄11個(gè)鎮(zhèn)、1個(gè)鄉(xiāng)：臨沭鎮(zhèn)、蛟龍鎮(zhèn)、大興鎮(zhèn)、石門(mén)鎮(zhèn)、曹莊鎮(zhèn)、南古鎮(zhèn)、鄭山鎮(zhèn)、白旄鎮(zhèn)、青云鎮(zhèn)、玉山鎮(zhèn)、店頭鎮(zhèn)、朱倉(cāng)鄉(xiāng)。

2009年9月21日，經(jīng)省政府批準(zhǔn)，臨沂市臨沭縣調(diào)整部分行政區(qū)劃：撤銷(xiāo)臨沭鎮(zhèn)，設(shè)立臨沭街道，辦事處機(jī)關(guān)駐原臨沭鎮(zhèn)政府駐地；撤銷(xiāo)鄭山鎮(zhèn)，設(shè)立鄭山街道，辦事處機(jī)關(guān)駐原鄭山鎮(zhèn)政府駐地。調(diào)整后，臨沭縣轄2個(gè)街道、9個(gè)鎮(zhèn)、1個(gè)鄉(xiāng)：臨沭街道、鄭山街道、蛟龍鎮(zhèn)、大興鎮(zhèn)、石門(mén)鎮(zhèn)、曹莊鎮(zhèn)、南古鎮(zhèn)、白旄鎮(zhèn)、青云鎮(zhèn)、玉山鎮(zhèn)、店頭鎮(zhèn)、朱倉(cāng)鄉(xiāng)。縣政府駐臨沭街道。

2010年第六次人口普查，臨沭縣常住總?cè)丝?17081人，其中：臨沭街道152027人，鄭山街道40209人，蛟龍鎮(zhèn)36712人，大興鎮(zhèn)56624人，石門(mén)鎮(zhèn)47827人，曹莊鎮(zhèn)45214人，南古鎮(zhèn)48748人，白旄鎮(zhèn)38083人，青云鎮(zhèn)44881人，玉山鎮(zhèn)24914人，店頭鎮(zhèn)40900人，朱倉(cāng)鄉(xiāng)40942人。

2011年11月，將臨沭縣南古鎮(zhèn)8個(gè)行政村、曹莊鎮(zhèn)5個(gè)行政村劃歸河?xùn)|區(qū)梅家埠街道管轄（授權(quán)開(kāi)發(fā)區(qū)管理）；撤銷(xiāo)朱倉(cāng)鄉(xiāng)，并入玉山鎮(zhèn)，鎮(zhèn)政府駐西朱倉(cāng)東村；撤銷(xiāo)南古鎮(zhèn)，并入鄭山街道。調(diào)整后，臨沭縣轄2個(gè)街道、8個(gè)鎮(zhèn)：臨沭街道、鄭山街道、蛟龍鎮(zhèn)、大興鎮(zhèn)、石門(mén)鎮(zhèn)、曹莊鎮(zhèn)、白旄鎮(zhèn)、青云鎮(zhèn)、玉山鎮(zhèn)、店頭鎮(zhèn)。縣政府駐臨沭街道。

2013年，撤銷(xiāo)白旄鎮(zhèn)（魯政函民字[2013]37號(hào)）。