2011年，神木县撤销太和寨乡并入贺家川镇，撤销解家堡乡、麻家塔乡并入神木镇，撤销乔岔滩乡并入高家堡镇。截止2012年末，神木县辖15个镇：神木镇、高家堡镇、店塔镇、孙家岔镇、大柳塔镇、花石崖镇、中鸡镇、贺家川镇、尔林兔镇、万镇镇、大保当镇、马镇镇、栏杆堡镇、沙峁镇、锦界镇。
陕西省已上报国务院的县级行政区划调整事项有5个，分别是：榆林市神木县撤县设市，西安市户县、延安市安塞县、宝鸡市凤翔县、汉中市南郑县撤县设区。
截止2015年，神木县辖15个镇:神木镇、高家堡镇、店塔镇、孙家岔镇、大柳塔镇、花石崖镇、中鸡镇、贺家川镇、尔林兔镇、万镇镇、大保当镇、马镇镇、栏杆堡镇、沙峁镇、锦界镇。
神木县位于黄河中游，长城沿线，陕西省北端，约在北纬38°13′至39°27′、东经109°40′至110°54′之间。县城位于县境中心略偏东南的窟野河东岸，约在北纬38°58′、东经110°30′处。神木县境内呈不规则菱形，南北最大长度约141公里，东西最大宽度约95公里。县城东至马镇乡葛富村65公里，隔黄河与山西省兴县裴家川乡相望;西至尔林兔镇石板太村54公里，与内蒙古自治区伊金霍洛旗的巴旱采当为邻;南至秃尾河口的界牌村85公里，隔黄河与山西省兴县大峪口乡相望;北至大柳塔乡后石圪台村77公里，与内蒙古自治区伊金霍洛旗的乌兰木伦庙毗连。总面积7706平方公里，居陕西省内各县之首。