万全县历史古老，民族文化传统悠久。由于历代政权频繁更迭，造成其在发展过程中的断续起伏。据今已发现的北沙城南、洗马林前水关等古代文化遗址，以及部分出土文物，可以推断：自新石器时代，县境内已有人类生息，且有部分人群聚落形成。《水经注》等历史资料记载，今日之北沙城古城遗址，即前秦时期的武罡城，是秦相蔡泽、号为武罡君所居住过的城堡。
汉代，县境曾置宁县，东汉末年，战事迭起，人口大部离徙，至东晋时县置沦废，此后则断断续续成为北方少数民族游牧之地。辽、金、元代，户籍稍渐恢复，至今聚落遗址仍然多处可见。辽代于今宣平堡置大新镇，金代又在此置宣平县，又于今阳门堡置阳门县。
相传，朝廷在议定万全卫城地址时，曾选定坝上兴和(今张北)一带。后有大臣提出异议，坝上筑城，无险可守，乃兵家所忌，于安全不利。
于是文武众臣一致认定，城堡建于坝下得胜口处（今张北狼窝沟古得胜口南1.5公里处）方为“背枕长垣(长城)，面临洋水(洋河)，左挹居庸(今居庸关)之险，右拥云中(今大同)之固”的“万全之策”。这就是“万全”卫城名字的来历。
万全得名于明朝初年，因这里“地势险要，屯兵甚多，防备周全，万无一失”而称“万全”。