黄帝陵最早建于汉代，后来毁于兵燹战火，陵墓消失殆尽。自唐代重修黄帝陵开始，宋、元、明、清各个朝代和中华民国都有修缮，中华人民共和国亦整修黄帝陵庙三十多次，黄帝陵规模一直不断扩大。

唐宋时期

唐代的修葺工程开始于公元770年。这一年鄜坊节度使臧希让给唐代宗李豫献计献策说：“在坊州（现在的黄陵县）有轩辕黄帝的陵阙，恳请皇上批准修建庙宇，作为祭祀祖先的场所，列入祭祀大典。”对臧希让的建议，唐代宗表示赞同。这年，轩辕庙的修建工作开始，工程持续了两年时间，公元772年完成，当时的庙址在桥山西麓，有唐以来祭祀黄帝的国家大典都在轩辕庙举行。

宋朝时期，宋太祖赵匡胤降旨修缮各位功德昭著的前代帝王祠庙，把轩辕黄帝庙列为重点整修项目。为了使轩辕庙地势更开阔，方便祭奠活动，同时也从安全考虑避免水患，将轩辕庙由原来的桥山西麓迁至东麓，迁移后的轩辕庙，不仅规模扩大了，还重新修建了庙院、山门、诚心亭和大殿。

元代

元代对黄帝陵的修缮是在一场大火之后。元泰定帝是元朝的第六位皇帝，1325年，泰定帝即位的第二年，一场大火降临在黄帝陵轩辕庙西边院子里的保生宫。当泰定皇帝得知这个消息，立即下令保护黄帝陵，颁布圣旨不允许损坏陵庙建筑设施，严禁破坏陵区树木，同时派遣专门人员保护黄帝陵。后来，这道法令被刻立成了《禁伐黄陵树木圣旨碑》石碑，是迄今为止保留下来最早的保护黄帝陵法令，现保存于轩辕庙碑廊。后来在1341年，元惠宗下令把被大火烧毁的保生宫重新修整。

明代

明代更加重视保护黄帝陵庙，先后整修了六次。前三次的整修保护都是由开国皇帝朱元璋进行。第一次是在1370年，明太祖朱元璋派大臣陶谊等人勘察桥山黄帝陵庙，得知黄帝陵庙年久失修、损坏严重后，立即下旨由朝廷拨银两，派专人整修。整修完工后，1374年，他下令在轩辕庙大殿内塑造一尊轩辕黄帝坐像。同年，他还下旨在黄帝陵设立五品护陵官，后由县令兼任。县令兼护陵官成为制度，一直为后代所沿用。1563年，明世宗降旨重新整修黄帝陵庙，因得知庙中道人生活窘困，免除了轩辕庙地税，这一制度也为清代沿用。1621年明熹宗下旨拨专银，派使臣，历时两年时间，在轩辕庙增修了东西两个长廊，在庙内外新修了碑亭以及供陈置祭祀品的场所。1636年崇祯皇帝也下令对黄帝陵庙做了较大规模的修建，补修轩辕庙正殿，修理了大门、二门，构筑了围墙110丈。修整后，黄帝陵庙“栋宇辉煌，牲拴修洁”、“俱烨然改观”。  

清代

清代对黄帝陵的保护更是重视有加。《重修轩辕黄帝庙碑》、《重修轩辕黄帝庙募缘序》等碑文中明确记载，在清代整修黄帝陵庙达12次。清代的第一次修缮黄帝陵庙在1646年，那时当政的是清朝第三位皇帝顺治帝。此后，清代的第四位皇帝康熙帝在即位的61年中，先后修缮了黄帝陵庙三次。第五位皇帝雍正帝分别于1729年和1735年修缮了黄帝陵庙。清代第六位皇帝乾隆皇帝则分别于1760年、1772年、1790年修缮了黄帝陵。清朝第七位皇帝嘉庆皇帝在位期间，于1807年修缮了黄帝陵一次。清朝第八位皇帝道光皇帝则分别于1832年和1842年对黄帝陵做了两次修缮。

近代

民国时期，先后整修了黄帝陵庙四次，分别新建和重修了黄帝陵祭陵道路、围墙、碑廊等，并设立了黄帝陵庙管理所。中华人民共和国对黄帝陵庙的整修和保护力度堪称历史之最。1961年，黄帝陵被确定为第一批全国重点文物保护单位，编为“古墓葬第一号”。建国六十多年间先后整修了黄帝陵庙八次。2006年黄帝陵祭典被列入第一批《国家级非物质文化遗产名录》。