1940年，陕甘宁边区政府和当地政府，为了永远纪念这位陕北红军和陕北根据地的创始人之一，在他的家乡修筑了这座陵园。
1947年，陵园遭到蒋（介石）胡（宗南）反动军队的破坏。陕北解放后，中央人民政府在1952年5月拨款重修。“文革”中，志丹陵园再度遭劫，1970年和1973年，周恩来总理先后两次讲话中指出：“刘志丹同志是值得纪念的”、“陕北必须树立刘志丹”。在周总理的关怀下，1975年陵园再次进行修葺，1983年，增修了“刘志丹将军革命事迹展室”和党中央领导人的众多题词石碑。
1986年10月28日，被国务院公布为“全国重点烈士纪念建筑物保护单位”。
1989年至1990年8月，再度改建陵园，将砖木结构的灵堂厦改为钢盘混凝土结构，敬塑刘志丹将军雕像一尊，高4.5米，以青色花岗岩为料，新砌9．6米的3开间碑坊大门一座。至此志丹陵园始具规模。
1998年，政府多次投资，将原有9间展室扩建为11间，版面由过去的80多块，增加到现有的175块。
2004年，新修陵园广场3600平方米，对陵园内二门和具有纪念意义的长64米，宽3.2米的台阶路进行维修，路面全部采用天然花岗岩板铺设，台阶两侧石栏板石板柱，石料选用山东济南不分化青灰色石料雕刻安装而成。
2008年，改（扩）建刘志丹事迹陈列馆，电子翻书、百米长卷、幻影成像已成为陈列馆的新亮点。新建地沟820米；硬化机关院子1900平方米；新装大门口射灯两组，园内200米主人行道两侧安装22盏亭园路灯，重新更新了展室内容。
2010年，对园区道路、院落、拦板全部更换，新上了花岗岩、大理石，对各亭子、围墙、碑廊顶部全部统一换成了仿古灰色瓦砾，重新油漆彩绘了所有亭子、碑廊，新增将军东征铜像一樽。园内各景点区块均安装了电子监控摄像设备，使陵园的整体面貌、参观效能得到了进一步的提升。
2017年3月，被中宣部命名为全国爱国主义教育示范基地。
刘志丹，名景桂，字子丹（后改为志丹），志丹县（旧称保安县）金鼎镇芦子沟村人。1903年10月4日出生，1924年加入社会主义青年团，1925年转为中共正式党员。1926年初入黄埔军校第四期炮兵科，同年秋毕业，参加北伐。1928年，参加领导渭华起义，任军委主席。随后历任中共陕北特委军委主席、陕甘游击队副总指挥、红二十六军四十二师参谋长、师长、陕甘边革命军事委员会主席、西北革命军事委员会副主席、红十五军团副军团长兼参谋长，革命军事委员会西北办事处副主任、红二十八军军长、红军北路军和中共中央所在地瓦窑堡警备司令等要职。1936年，同宋任穷率红二十八军渡黄河东征，4月14日，在指挥部队攻战山西中阳县三交镇战斗中中弹牺牲，年仅34岁。为纪念刘志丹将军，中共中央于1936年6月决定改保安县名为志丹县。1940年，中共中央指示西北局和陕甘宁边区政府修建烈士陵园，陵园由钟敬之设计。烈士灵榇由子长市移迁陵园时，沿途群众纷纷路祭，边区主席林伯渠亲自执绋下葬。
刘志丹烈士陵园坐北面南，面积3.3万平方米。整个陵园建筑富有民族特色，庄严肃穆。园内宽大的纪念亭中央矗立的石碑上刻着毛泽东原话：“到陕北只和刘志丹同志见过一面，就知道他是一个很好的共产党员。他的英勇牺牲出于意外，但他的忠心耿耿为党为国的精神，永远留在党和人民中间，不会磨灭的。”小亭四周分布着党、政、军领导人的题词碑，计50通。毛泽东题词：“群众领袖、民族英雄”。周恩来题词：“上下五千年，英雄万万千，人民的英雄，要数刘志丹”。江泽民题词：“学习刘志丹同志的革命精神，建设有中国特色的社会主义”。园内还有造型独特的地球碑一通，上刻陕甘宁边区图示，并镌刻“陕甘宁边区的创造者”几个大字。
陵园深处是烈士纪念堂和刘志丹将军之墓。陵园内还辟有烈士纪念馆刘志丹是陕甘边革命根据地的主要奠基者，由他率领的游击队，不断打击敌人，仅在1935的7月间，他指挥西北红军歼敌5000余人，缴3200余支，先后解放了延长、延川、安定、安塞、靖边、保安6县，从此陕甘边和陕北两块根据地连成一片，开成北起长城，南至淳（化）耀（县），西接环庆，东临黄河约20多个县域的革命根据地，红军正规部队2个师9个团近万人，时国民党报云：“陕北刘志丹赤匪部己占领6座县城，拥有正规红军五万多人，游击队、赤卫军和少先队二十余万人，窥视晋西北，随时有东渡黄河的危险性”。陕北已成了共产党在第二次国内革命战争中惟一保存下来的革命根据地。远在万里长征途中的毛泽东及中央红军，正是从这些报道中获悉了消息作出进军陕北的历史性选择，经过二万五千里长征到达陕北，与西北红军会师，使陕北最终成为中共中央和中央红军长征的落脚点，诚如毛泽东所言：“没有这块土地，我们就下不了地。”刘志丹对中国革命所做的贡献以及他同人民群众息息相通的革命精神，为革命人民树立了楷模，深受人民群众爱戴，群众编成民歌小调歌颂他，美国作家斯诺、索尔兹伯里均在其著作中给予他很高的评价，索尔伯里在其名著《长征一—闻所末闻的故事》中称刘志丹为“陕西罗宾汉”。
