อำเภอขุนตาลจัดตั้งตามประกาศกระทรวงมหาดไทยเมื่อวันที่ 1 เมษายน พ.ศ. 2535[1] โดยแบ่งพื้นที่ปกครองออกจากอำเภอเทิงตั้งเป็น กิ่งอำเภอขุนตาล และได้รับการยกฐานะเป็น อำเภอขุนตาล เมื่อปี พ.ศ. 2539 มีผลบังคับใช้ตั่งแต่วันที่ 5 ธันวาคม พ.ศ. 2539[2] มีเนื้อที่ 255.5 ตารางกิโลเมตร ลักษณะพื้นที่โดยทั่วไปส่วนใหญ่เป็นที่ราบเชิงเขาจากทิศเหนือถึงทิศใต้

ชื่อ "ขุนตาล" ที่นำมาตั้งเป็นชื่อของอำเภอขุนตาลนั้นได้มาจากหลักฐานคำบอกเล่าสืบต่อกันมา โดยตั้งชื่อตามลำห้วยขุนตาลซึ่งเป็นห้วยขนาดใหญ่ไหลผ่านในเขตตำบลป่าตาล เปรียบเสมือนเป็นเส้นโลหิตใหญ่ที่หล่อเลี้ยงพื้นที่บริเวณนี้ แต่จากหลักฐานที่ปรากฏชัดแจ้งในปัจจุบัน คำว่า "ขุนตาล" นั้นน่าจะมาจากชื่อของพระธาตุขุนตาล อันเป็นปูชนียสถานอันศักดิ์สิทธิ์ เป็นที่เคารพของประชาชนในบริเวณนี้ และทุก ๆ ปีในวันมาฆบูชาจะมีการสรงน้ำและจัดกิจกรรมเป็นพุทธบูชาในช่วงเทศกาลต่าง ๆ ปัจจุบันพระธาตุขุนตาลตั้งอยู่บริเวณหลักกิโลเมตรที่ 84 บนทางหลวงแผ่นดินหมายเลข 1020 [แยกทางหลวงหมายเลข 1 (เชียงราย)-เชียงของ]