怀宁为县千余年，县治屡经变迁。
东晋始置怀宁县时，县治驻今潜山县梅城南，原汉皖县地。南宋嘉定十年(1217年)，金兵入侵，安庆知府黄干筑城盛塘湾(今安庆市)，府迁至此，以防金军。县治移至皖口。
皖口为历代军事要塞。三国吴黄武七年(228年)，孙权、陆逊歼魏将曹休万余兵马于此。吴嘉禾六年(237年)，大将诸葛恪在此屯兵。梁陈武帝永定三年(559年)在此筑城。北宋开宝八年(975年)，大将曹彬大破南唐将朱令赟于此。唐宋名人李涉、王安石先后过皖口，留下诗篇。
南宋景定元年(1260年)三月，沿江制置大使马光祖复筑宜城(今安庆市)，县治从皖口迁入附郭，与府同治。宜城依山滨江，襟带吴楚，下护金陵，上卫武汉，扼江淮之咽喉，为兵争之要地。
民国27年(1938年)，日军入侵安庆，县治2月迁至三桥，10月迁至石牌镇；民国34年迁回安庆。
中华人民共和国建国后，至1950年10月，城区设安庆市止，为怀宁县城凡690年。是年12月，县治迁至石牌镇至今。
石牌镇，位于皖河中游西岸，北距合肥市214公里，东距安庆市66公里，西抵太湖县城48公里，南抵望江县城65公里。为全县政治、经济、文化中心后，经过30余年的城镇改造与建设，发生较大变化，旧貌换新颜。1985年镇区规模扩大，东西宽、南北长各2.4公里，总面积11.99平方公里，辖2个居委会，4个村委会，51个村(居)民小组，15条街道，27个自然村，共有5180户，2.04万人，其中城区1.46万人。居民主要为汉族。
石牌古称石牌口，分上、下石牌。据民国四年《怀宁县志》载：“粟布云集，货贿泉流，为怀宁诸镇之首。”清代就已成为周围几县产品汇集、转运之地，潜岳的竹木柴薪，太湖的茶叶，望江的棉花，宿松的麻类等农副产品，皆由此转运外埠。清代属尧年乡；民国属第4区，后改为石牌区；中华人民共和国建立后，改设石牌镇，1956年改设石牌区，1958年改为城关公社，1981年恢复区级镇建制。
石牌旧有河北、四平、正街、前街、后街、汀字街、永兴街、皮匠(条)街等8条街道，为4～5米宽的石板路面，坑坑凹凹，高低不平。1964年6月新建了15～20米宽的建设路、皖河路、建新路；1983年修整了汀字街、后街、正街、永兴街，铺设水泥路面，疏通地下水道；1984年拓宽皖河路面18～25米；1985年新建30米宽的皖河大道，19米宽的怀中路(后划入建新路)、中心路、新村路，从而使城区形成了纵横交错、四通八达的公路网。
明清以来，石牌就是皖西南通往安庆的水陆交通要道。陆路有月(山)北(门坦)、怀(宁)太(湖)两线经镇区直达合肥、安庆两市及皖西南望江、太湖、潜山、宿松等县。水运有航班(季节性)通往安庆。
镇内工业企业除市属11万伏变电所1所外，有县办食品厂、织布厂、酒厂、食品机械厂、印刷厂、铜版纸厂、钢锯架厂、砖瓦厂、针织厂、服装厂、鞋厂、轧花厂、米厂、饲料厂、贡面厂、肠衣加工厂、电镀厂等，镇办企业13家，村办企业28家，联产和个体企业491家。1985年有职工1351人，总产值759.89万元。
镇内有地区重点怀宁中学及怀宁二中两所完全中学，中等师范学校1所，职业中学1所，实验小学1所，镇办完小4所，在校中小学生4625人。幼儿园2所。文化体育设施有县、镇广播站、县电视差转台、文化馆、图书馆、新华书店、黄梅戏剧院、影剧院、工人俱乐部和体育场等。医疗设施有石牌镇卫生院、县人民医院、血防站、防疫站、妇幼保健站等。
古迹有镇北猫山太平天国“新县城遗址”，今城壕尚存。