Huyện Vân Hồ được thành lập theo Nghị quyết số 72/NQ-CP ngày 10/6/2013 của Chính phủ, về việc điều chỉnh địa giới hành chính huyện Mộc Châu, thành lập huyện Vân Hồ thuộc tỉnh Sơn La, với tổng diện tích tự nhiên: 97.984 ha. Gồm 14 xã với 121 bản, tiểu khu (sau sát nhập năm 2020) (trong dó có 01 xã biên giới xã Tân Xuân; 04 xã vùng II Vân Hồ, Lóng Luông, Chiềng Khoa, Tổ Múa; 09 xã vùng III Xuân Nha, Chiềng Xuân, Chiềng Yên, Mường Mem, Suối Bàng, Song Khủa, Liên Hòa, Quang Minh, Mường Tè), có địa giới hành chính giáp với các huyện Phía Đông giáp huyện Mai Châu, tỉnh Hòa Bình; Phía Tây giáp huyện Mộc Châu, tỉnh Sơn La; Phía Nam giáp các huyện Mường Lát, Quan Hóa, tỉnh Thanh Hóa và huyện Sốp Bâu, tỉnh Hủa Phăn nước CHDCND Lào; Phía Bắc giáp huyện Phù Yên, tỉnh Sơn La và huyện Đà Bắc - tỉnh Hòa Bình.
Huyện Vân Hồ có vị trí địa lý quan trọng, là cửa ngõ đặc biệt quan trọng của tỉnh Sơn La và vùng núi Tây Bắc, trung tâm huyện cách thành phố Sơn La 130 km về phía Đông Nam, cách thủ đô Hà Nội 170 km về phía Tây Bắc, có trục quốc lộ 6 là tuyến giao thông huyết mạch của vùng Tây Bắc nối liền vùng kinh tế trọng điểm đồng bằng Bắc Bộ - Hà Nội với các tỉnh Tây Bắc Việt Nam và các tỉnh Bắc Lào.
Với khí hậu quanh năm mát mẻ, nhiệt độ không khí trung bình/năm khoảng 18,50C đến 250C, lượng mưa trung bình/năm khoảng 1.560 mm, độ ẩm không khí trung bình trên 85%, địa hình huyện nghiêng theo hướng Tây Nam - Đông Bắc tạo hướng chảy chính cho sông, suối trong vùng và chia cắt hình thành các tiểu vùng khác nhau. Nằm trên cao nguyên đá vôi với độ cao trung bình từ 800 - 1000m, mát mẻ với những sản vật độc đáo như chè, rừng thông, bò sữa…, được đánh giá là một trong những khu vực nghỉ dưỡng cực kỳ giá trị không kém Sa Pa, Tam Đảo, Ba Vì hay Đà Lạt… Với 6 dân tộc anh em cùng sinh sống và phát triển (Dân tộc Kinh chiếm 10%; Dân tộc Thái chiếm 40%; Dân tộc Mường chiếm 20%; Dân tộc Dao chiếm 7,5%; Dân tộc Mông chiếm 22,5%; Dân tộc Tày chiếm 0,01%), là khu vực có sự đa dạng về bản sắc văn hóa dân tộc thiểu số được thể hiện qua các khía cạnh ẩm thực, trang phục, nghệ thuật, phong tục, tập quán…
Việc chia tách huyện Mộc Châu để thành lập huyện Vân Hồ thuộc tỉnh Sơn La sẽ tạo cho cả hai huyện có điều kiện, cơ hội phát triển kinh tế - xã hội, đảm bảo an ninh - quốc phòng, góp phần thực hiện thắng lợi sự nghiệp đổi mới, đẩy mạnh công nghiệp hóa trên địa bàn một tỉnh miền núi nói trung và tỉnh Sơn La nói riêng.