因清源、徐溝兩縣合併，取首字得名。
清源縣在魯昭公二十八年（公元前514年），稱梗陽縣；隋開皇十六年（596年），析晉陽、榆次部分地區置清源縣，以城西北有清源水得名，縣治梗陽舊城，為清源設縣之始。金大定二十九年（亦說金大定二年，即1162年），析清源縣梗陽鄉11村，平晉縣斷金鄉33村，榆次縣西管鄉4村，新置徐溝縣。乾隆二十九年（1764年），清源改縣為鄉，屬徐溝為縣。 1912年，復置清源縣。清源、徐溝2縣直屬山西省。1952年7月，清源、徐溝兩縣合併為清徐縣，得名清徐縣。
魯昭公二十八年（公元前514年），晉滅祁氏，魏獻子為政，分其地為七縣，其中梗陽縣縣邑故址即今清徐縣城之南關；晉徐溝鎮屬塗水縣。戰國時期，梗陽、塗水2縣屬趙。秦屬太原郡。西漢屬韓國。漢高祖八年（前199年）後屬代國。漢武帝削平七國之亂，設13個州刺史部，縣境屬幷州刺史部太原郡榆次縣。東漢、三國、魏、晉，皆為榆次縣西境，北魏太平真君九年（488年）榆次縣併入晉陽縣。景明元年（500年）復置榆次，縣境歸榆次縣管轄。隋初，置幷州總管府，轄20縣，縣境屬幷州晉陽縣。隋開皇十六年（596年），析晉陽、榆次部分地區置清源縣，以城西北有清源水得名，縣治梗陽舊城，為清源設縣之始。隋大業三年（607年）清源縣併入晉陽縣。唐武德元年（618年）復置清源縣。貞觀六年（627年），屬河東道幷州。五代時的後唐、後晉、後漢等朝屬河東節度使太原府。宋初清源屬河東路幷州。宋嘉祐四年（1059年）屬太原府。靖康元年（1126年）太原被金所佔，清源屬河東北路太原府。金大定二十九年（亦說金大定二年，即1162年），析清源縣梗陽鄉11村，平晉縣斷金鄉33村，榆次縣西管鄉4村，新置徐溝縣。清源、徐溝2縣均屬河東北路太原府。興定四年（1220年），清源置晉州，轄徐溝、祁縣、太古3縣。元廢晉州，清源、徐溝2縣屬中書省冀寧路。明清2縣均屬山西布政使司太原府。清初2縣屬山西省太原府。乾隆二十九年（1764年），清源改縣為鄉，屬徐溝為縣。
1912年，復置清源縣。清源、徐溝2縣直屬山西省。1913年2月，縣屬冀寧道。1915年，降清源縣為鎮，屬徐溝縣。1917年，復置清源縣。1930年，廢冀寧道，清源、徐溝2縣直屬山西省。1938年，中國共產黨領導抗日軍民成立清（源）、太（原）、徐（溝）抗日民主政府，屬晉綏邊區第八專屬。同年6月，建立抗日民族統一戰線，縣政權交由閻錫山第八行政專員公署接管。1939年置雁門道，道治設在太原，清源、徐溝2縣均屬山西雁門道。1940年1月，中國共產黨領導的清徐縣抗日民主政府重新建立，流動於抗日根據地和游擊區的崔家山、西谷、南尹等村。
1949年，清源縣分為4個區69個行政村。徐溝縣分為3個區30個行政村。1952年7月，清源、徐溝2縣合併為清徐縣，屬太原市。全縣分為6個區97個行政村209個自然村。1957年41個鄉（鎮），下轄203個行政村，212個自然村。1957年，將41個鄉（鎮）合併為13個鄉（鎮），轄83個農業生產合作社。1958年9月，撤銷清徐縣，境內設紅旗、衛星、東風3個人民公社。1960年，恢復清徐縣，屬太原市。
1998年底，清徐縣轄13個鄉、鎮，9個居委會、195個村委會，211個自然村。
2000年，清徐縣轄4個鎮、9個鄉：清源鎮、東於鎮、孟封鎮、徐溝鎮、馬峪鄉、西谷鄉、集義鄉、吳村鄉、王答鄉、高花鄉、楊房鄉、柳杜鄉、碾底鄉。
2001年，碾底鄉併入馬峪鄉，吳村鄉併入清源鎮，楊房鄉併入孟封鎮，高花鄉併入徐溝鎮。調整後，清徐縣轄5鄉4鎮。
截至2014年3月，清徐縣轄1個街道、4個鎮、5個鄉：東湖街道、清源鎮、徐溝鎮、東於鎮、盂封鎮、馬峪鄉、柳杜鄉、西谷鄉、王答鄉、集義鄉。
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