黃帝陵最早建於漢代，後來毀於兵燹戰火，陵墓消失殆盡。自唐代重修黃帝陵開始，宋、元、明、清各個朝代和中華民國都有修繕，中華人民共和國亦整修黃帝陵廟三十多次，黃帝陵規模一直不斷擴大。

唐宋時期

唐代的修葺工程開始於公元770年。這一年鄜坊節度使臧希讓給唐代宗李豫獻計獻策說：「在坊州（現在的黃陵縣）有軒轅黃帝的陵闕，懇請皇上批准修建廟宇，作為祭祀祖先的場所，列入祭祀大典。」對臧希讓的建議，唐代宗表示贊同。這年，軒轅廟的修建工作開始，工程持續了兩年時間，公元772年完成，當時的廟址在橋山西麓，有唐以來祭祀黃帝的國家大典都在軒轅廟舉行。

宋朝時期，宋太祖趙匡胤降旨修繕各位功德昭著的前代帝王祠廟，把軒轅黃帝廟列為重點整修項目。為了使軒轅廟地勢更開闊，方便祭奠活動，同時也從安全考慮避免水患，將軒轅廟由原來的橋山西麓遷至東麓，遷移後的軒轅廟，不僅規模擴大了，還重新修建了廟院、山門、誠心亭和大殿。

元代

元代對黃帝陵的修繕是在一場大火之後。元泰定帝是元朝的第六位皇帝，1325年，泰定帝即位的第二年，一場大火降臨在黃帝陵軒轅廟西邊院子裡的保生宮。當泰定皇帝得知這個消息，立即下令保護黃帝陵，頒佈聖旨不允許損壞陵廟建築設施，嚴禁破壞陵區樹木，同時派遣專門人員保護黃帝陵。後來，這道法令被刻立成了《禁伐黃陵樹木聖旨碑》石碑，是迄今為止保留下來最早的保護黃帝陵法令，現保存於軒轅廟碑廊。後來在1341年，元惠宗下令把被大火燒毀的保生宮重新修整。

明代

明代更加重視保護黃帝陵廟，先後整修了六次。前三次的整修保護都是由開國皇帝朱元璋進行。第一次是在1370年，明太祖朱元璋派大臣陶誼等人勘察橋山黃帝陵廟，得知黃帝陵廟年久失修、損壞嚴重後，立即下旨由朝廷撥銀兩，派專人整修。整修完工後，1374年，他下令在軒轅廟大殿內塑造一尊軒轅黃帝坐像。同年，他還下旨在黃帝陵設立五品護陵官，後由縣令兼任。縣令兼護陵官成為制度，一直為後代所沿用。1563年，明世宗降旨重新整修黃帝陵廟，因得知廟中道人生活窘困，免除了軒轅廟地稅，這一制度也為清代沿用。1621年明熹宗下旨撥專銀，派使臣，歷時兩年時間，在軒轅廟增修了東西兩個長廊，在廟內外新修了碑亭以及供陳置祭祀品的場所。1636年崇禎皇帝也下令對黃帝陵廟做了較大規模的修建，補修軒轅廟正殿，修理了大門、二門，構築了圍牆110丈。修整後，黃帝陵廟「棟宇輝煌，牲拴修潔」、「俱燁然改觀」。  

清代

清代對黃帝陵的保護更是重視有加。《重修軒轅黃帝廟碑》、《重修軒轅黃帝廟募緣序》等碑文中明確記載，在清代整修黃帝陵廟達12次。清代的第一次修繕黃帝陵廟在1646年，那時當政的是清朝第三位皇帝順治帝。此後，清代的第四位皇帝康熙帝在即位的61年中，先後修繕了黃帝陵廟三次。第五位皇帝雍正帝分別於1729年和1735年修繕了黃帝陵廟。清代第六位皇帝乾隆皇帝則分別於1760年、1772年、1790年修繕了黃帝陵。清朝第七位皇帝嘉慶皇帝在位期間，於1807年修繕了黃帝陵一次。清朝第八位皇帝道光皇帝則分別於1832年和1842年對黃帝陵做了兩次修繕。

近代

民國時期，先後整修了黃帝陵廟四次，分別新建和重修了黃帝陵祭陵道路、圍牆、碑廊等，並設立了黃帝陵廟管理所。中華人民共和國對黃帝陵廟的整修和保護力度堪稱歷史之最。1961年，黃帝陵被確定為第一批全國重點文物保護單位，編為「古墓葬第一號」。建國六十多年間先後整修了黃帝陵廟八次。2006年黃帝陵祭典被列入第一批《國家級非物質文化遺產名錄》。