清雍正三年(1725年)改天成卫、镇虏卫置，属大同府。治所即今山西天镇县。民国初属山西雁门道。1928年直属山西省。1949年改属察哈尔省。1952年复属山西省。

在山西省东北部、长城南侧，与河北、内蒙古相邻。属大同市。面积 1631 平方千米。人口20.7万。辖5镇、6乡。县人民政府驻玉泉镇。西汉在今县北置延陵县，属代郡。东汉废。唐置天成军。辽置天成县，属大同府。元改属兴和路。明初废天成县，洪武二十六年(1393年)置天成卫;正统十四年(1449年)徙镇虏卫于此。清顺治三年(1646年)并天成、镇虏二卫为天镇卫;雍正三年(1725年)改置天镇县。1914年属雁门道，1927年直属山西省。1948年属察哈尔省。1952年属山西省雁北专区。1958年并入阳高县。1961年恢复天镇县，仍属雁北专区。1967年属雁北地区。1993年属大同市。地处大同盆地东北端。南洋河、北洋河、红塘河、三沙河流经境内。属中温带半干旱气候。农产以小麦、玉米、谷子、高粱、马铃薯、豆类、甜菜为主。矿产有铅、锌、铁、银、金、云母、长石、泥炭、褐煤、石墨等。工业有采矿、化工、造纸、机械、冶金等。京包铁路和张大、天走、天阳公路经此。古迹有慈云寺、南高崖古脊椎哺乳动物化石群等。