屯留悠久历史，夏代属冀州。商、周时代为黎侯领地，距今已有2500多年历史，从韩国时开始立县，原名纯留，唐武德五年迁至获壁村，县名也更名为屯留。“后羿射日”、“张良得兵书”、“王翦战屯留”的传说老少皆知。屯留是块红色的土地，是东北抗联英雄魏拯民的故乡，朱德、彭德怀、邓小平、刘伯承等老一辈革命家都在这里留下光辉的足迹。著名的上党战役主战场就在屯留的老爷山，在这里打响了全国解放的第一枪。

屯留县名起源于春秋时期赤狄的支属留吁。如果再往前追溯，还要述及他们的老祖先鬼方及鬼方的别部余无之戎。

晋国主要是面临赤狄的威胁；赤狄是晋国的近邻，他们以所处的地域被分为东山皋落氏、留吁、潞氏、甲氏、铎辰等不同支属。其中的留吁为潞子国领地，就居住在今屯留县一带。前593年，晋将士攻入今屯留境内灭留吁。从此，今屯留及上党地区始统归晋国版图。

留吁被晋国占领后，晋人改称这里为“纯留”。“纯”在当时有“大”、“善美”等含义，纯留一名可能是晋人对留吁景观赞美。古代“纯”还通“屯”，故纯留又作屯留。“屯留”之名形成于战国时期初。

西汉初，在战国屯留故城置屯留县，旧址在今屯留县南5公里古城村。同时在余无之戎故地置余吾县，两县隔绛河相望，都属上党郡。东汉末，余吾县并入屯留县，现余吾古城遗址尚存，今称余吾镇。三国、魏、晋时，都沿袭东汉的建制。

北魏时，屯留县境分为三县：北魏景明元年（500年）划出屯留县西部及今安泽县东部组建寄氏县，县治在今屯留县西南70里，约在八泉附近，皆属上党郡。建义元年（528年）又将北部原余吾县地划属建义县，县治在今襄垣县南，县以年号命名。不久，寄氏又并入屯留。

北齐时，取消屯留建制，将屯留并入长子。隋开皇十六年（596），恢复屯留建制，仍属上党郡。唐、五代时，沿袭隋代建制，改属潞州府。宋建中靖国元年（1101），属河东路（故平阳府，今临汾）隆德府（潞安府）。元至元三年（1266）屯留并入襄垣，后于襄垣分治，皆属潞州府。明嘉靖八年（1529）至清，屯留都属潞安府。民国初年屯留属冀宁道，后属长治专员公署。抗日战争时期属太岳区，1941年2月划分屯留、漳西两县，1942年3月改划分屯留、襄漳（漳西、襄西两县合并为襄漳县）两县。1945年9月恢复屯留建制，属长治地区。

中华人民共和国成立后，屯留属晋东南专署。1958年与长子县合并为屯长县，属晋东南地区。1961年，屯长县撤销，重置屯留县，仍属晋东南地区。1985年5月，撤销晋东南地区，屯留归属长治市。