อำเภอหนองวัวซอเดิมเป็นเขตการปกครองของอำเภอเมืองอุดรธานี จังหวัดอุดรธานีในปี พ . ศ . 2514 ได้รับการ จัดตั้งเป็นกิ่งอำเภอหนองวัวซอ โดยตั้งที่ว่าการอำเภอบริเวณบ้านโนนหวาย ตำบลโนนหวาย ห่างจากจังหวัดอุดรธานี 39 กม .ต่อมาปี พ . ศ . 2517 กระทรวงมหาดไทย ได้ประกาศยกฐานะเป็นอำเภอ เรียกว่า “ อำเภอหนองวัวซอ ” ความเป็นมาของอำเภอหนองวัวซอ มีเรื่องเล่าสืบต่อกันมาเป็นนิยายปรัมปราว่า สมัยก่อนมีวัวป่าฝูงใหญ่อาศัยอยู่บริเวณหนองนาเกลือ ( ปัจจุบันคือหนองประจักษ์ ) ได้บ่ายหน้าลัดเลาะหาอาหารไปทางทิศใต้โดยมีจุดหมายที่หนองน้ำแห่งหนึ่งที่อุดมสมบูรณ์โดยจะมาที่หนองน้ำแห่งนี้บ่อย ๆ จนชาวบ้านได้ขนานนามหนองนี้ว่า “ หนองวัวซอ ” ( ปัจจุบันเป็นโคกก่อง และบ้านหนองวัวซอ ตำบลหนองวัวซอ อำเภอหนองวัวซอ ) ต่อมาได้ใช้ชื่อนี้เป็นหมู่บ้าน กิ่งอำเภอ และอำเภอหนองวัวซอจนถึงทุกวันนี้

แบ่งการปกครองออกเป็น ๘ ตำบล 
๑.ตำบลหมากหญ้า
๒.ตำบลหนองอ้อ 
๓.ตำบลอูบมุง 
๔.ตำบลกุดหมากไฟ
๕.ตำบลน้ำพ่น 
๖.ตำบลหนองบัวบาน 
๗.ตำบลโนนหวาย
๘.ตำบลหนองวัวซอ

องค์กรปกครองส่วนท้องถิ่น ๙ แห่ง ประกอบด้วย

    องค์การบริหารส่วนตำบล ๓ แห่ง ได้แก่
๑.องค์การบริหารส่วนตำบลหมากหญ้า
๒.องค์การบริหารส่วนตำบลหนองอ้อ 
๓.องค์การบริหารส่วนตำบลน้ำพ่น 

    เทศบาลตำบล ๖ แห่ง ได้แก่
๑.เทศบาลตำบลอูบมุง 
๒.เทศบาลตำบลกุดหมากไฟ
๓.เทศบาลตำบลหนองบัวบาน 
๔.เทศบาลตำบลโนนหวาย
๕.เทศบาลตำบลหนองวัวซอ
๖.เทศบาลตำบลภุผาแดง