황해북도 북서부, 황주천 상류 연안에 있는 군. 동부는 수안군ㆍ연산군, 남부는 서흥군ㆍ봉산군, 서부는 사리원시ㆍ황주군, 북부는 평양시 상원군과 잇닿아 있다. 동서(문화리~칠봉리) 간의 길이는 40km이고, 남북(연탄읍~봉재리) 간의 길이는 16km이며, 면적은 543.80㎢로서 도 전체면적의 5.75%를 차지한다. 현재 행정구역은 1읍 16리로 구성되어 있으며 군 소재지는 연탄읍이다.
1952년 군면리 대폐합에 따라 황주군의 일부 지역을 분리하여 신설한 군으로서 이 지역에 있는 제비처럼 물살이 빠르다는 여울인 연탄이 있는 군이라 하여 연탄군이라 하였다.
1953년에 성산리 일부와 칠봉리 일부를 병합하여 도치리(都峙里)로, 연탄읍 일부와 금봉리 일부를 병합하여 미산리(眉山里)로 각각 개편하였으며 칠봉리 일부를 성산리에, 오덕리 일부를 능리에, 송죽리 일부를 연탄읍에, 성산리 일부를 금봉리에 각각 편입하였다. 1954년에 황해도를 황해남도와 황해북도로 분도하면서 황해북도 연탄군으로 되었다. 1961년에 능산리 일부가 황주군 운성리에, 풍답리 일부가 월룡리에 각각 편입되었고, 1967년에 봉재리 일부가 월룡리에, 장운리 일부가 풍답리에, 능리 일부가 오덕리에 각각 흡수되었다.
1974년에 장지리가 능리에, 두무리가 신흥리와 성매리에, 오덕리가 성매리와 장운리에 각각 편입되면서 폐지되었다. 1981년에 능산리를 수봉리(秀峯里)로, 능리를 문화리(文化里)로 개칭하였고, 월룡리 일부와 풍답리 일부를 연탄읍에, 봉재리 일부를 창매리에, 풍답리 일부를 송죽리에 각각 편입하였으며, 1990년에 성산리를 사리원시(沙里院市)에 이관하였다. 2002년 10월 현재 행정구역은 1읍(연탄읍), 16리(금봉리, 도치리, 문화리, 미산리, 봉재리, 성매리, 송죽리, 수봉리, 신금리, 신흥리, 오봉리, 월룡리, 장운리, 창매리, 칠봉리, 풍답리)로 구성되어 있다. 연탄군 소재지는 연탄읍이다.