Землянский уезд создан в 1662 году, находился в составе Белгородского разряда. С 1708 года в составе Азовской губернии. В 1719-1727 годах считался дистриктом. В 1719-1779 годах входил в состав Воронежской провинции Азовской губернии, с 1725 года в составе Воронежской губернии. С 1779 года непосредственно в составе Воронежского наместничества, затем Воронежской губернии. Являлся крайним северо-западным уездом Воронежской губернии.

Центр - город Землянск.

Землянский уезд делился на 3 стана, 6 земских участков, 18 волостей (1910). В 1859 году площадь Землянского уезда составляла 3 824 версты2 (7-е место в Воронежской губернии), насчитывалось 326 населённых пунктов, в которых проживало 152 072 человек (6-е место в Воронежской губернии). В 1897 году население составляло 200 736 человек.

Землянский уезд упразднён Декретом Всероссийского Центрального Исполнительного Комитета РСФСР 04 января 1923 года с распределением территории между Воронежским уездом, Задонским уездом и Нижнедевицким уездом Воронежской губернии.

Ныне территория Землянского уезда входит в состав Рамонского муниципального района и Семилукского муниципального района Воронежской области, частично - Долгоруковского района, Тербунского района и Хлевенского района Липецкой области, Касторенского района Курской области.