Yüzölçümü 1512 km2 olan ilçenin denizden yüksekliği 710 metredir. Güneyden doğu batı istikametinde uzanan ve en yüksek tepesi 1892 metre olan Deveci Dağları, kuzeyden yine doğu batı istikametinde uzanan yüksek tepelerle çevrili olan Zile bir ovanın orta yerinde yükselen höyüğün çevresinde kurulmuştur. Anadolu'nun en eski yerleşim merkezlerinden biridir.
Güvercin çalı, Hüseyin Gazi Tepesi ve Sivriçal bu ovada belli başlı engebelerdir. İlçe sınırları içerisinden geçen Çekerek Irmağı önemli bir su kaynağı olmakla beraber yararlanılamamaktadır. Çalışmaları sürdürülen Süreyya Bey Barajı tamamlandığında, ilçe topraklarının büyük bir kesiminin sulanabilmesi mümkün olacaktır. Zile'nin coğrafi bölge taksimatında Orta Karadeniz Bölgesi'nin güneyinde bulunması ve İç Anadolu Bölgesi'nin kuzeyine komşu olması nedeniyle her iki bölgenin de iklim özelliklerini taşır. Yazlar sıcak ve kurak, kışlar özellikle kar yağışlı ve soğuk geçer. Yağmurlar ise daha ziyade ilkbahar sonlarına kaymış olmakla birlikte sonbaharın ilk aylarında da görülür. Bu nedenle Zile'de genel olarak Karadeniz - İç Anadolu arası iklim tipi hakimdir.
Osmanlı İmparatorluğu'nun eyalet yönetiminde "Eyaleti Suğra" ya bağlı olan Zile, Sivas vilayetinin Tokat Sancağı'na bağlı bir kaza merkezidir. Geçmişi hakkındaki mevcut birçok kayıtların yanında, yapılan arkeolojik araştırmalar gösteriyor ki ilçe Tunç ve Demir Çağları'ndan beri iskana açıktır. Amasyalı ünlü coğrafyacı - tarihçi STRABON'a göre Zile, NİNOVA (Asur Krallığı'nın başkenti) melikesi SEMİRAMİS tarafından kurulmuştur. Semiramis, güzel bir cariye iken BELH şehrinin kuşatılması sırasında gösterdiği dirayet ve yiğitliği sonucunda, Asur Hükümdarı NİNUS' un takdirini kazanmış ve onunla evlenmiştir.
M.Ö. 1916 yıllarında kocası NINUS'u zehirleyerek Asurların yönetimini ele geçirmiştir. Bu hesaba göre Zile 4000 yıllık bir tarihi geçmişe sahiptir. Zile kalesinin (Anadolu’da bilinen tek dolma kaledir) Roma kumandanı SULLA tarafından yaptırılmış olması veya burada AMANOS Mabedi'nin bulunması ve muhterem anlamına gelen SİLLA denmesinden dolayı, Zile'nin ismi zamanla ZELA - ZİLE şeklini almış olabilir. Tarihçi CHARLES TEXIER'e göre, STRABON eserinde ZELA'dan bahseder. Hüseyin Hüsamettin Efendi'nin Amasya Tarihi'nde bu yerleşim yerinin Togait Hükümdarı HARKAR HAN tarafından önemli bir yer haline getirildiği, muhterem anlamına gelen SILAY adının verildiği zamanla ZELA - ZİLE şekline dönüştüğü yazılıdır. Ali Danişment Tarihi'nde, Mirkatel Cihad'da Zile'den "KIRKIRİYE" diye bahsediyor.
Evliya Çelebi Seyahatnamesi'ne göre "1643" burada halı ve kilim dokumacılığının ileri gitmesinden dolayı şehrin bu adı aldığı belirtilmektedir. Kısaca; Zile isminin nereden geldiği hakkında kesin bir hüküm vermek mümkün değildir. Ancak, Amasyalı STRABON'un tarihçi ve coğrafyacı olması ve Zelitis - Zela ismini eserinde kullanması, bu kelimenin çok eskiden beri kullanıldığı izlenimini vermektedir. Ayrıca, Zile'nin 29 km güney doğusundaki Maşat Höyük'de bulunan belgelerin incelenmesi sonucunda, Ord. Prof. Şevket Aziz KANSU ve aynı buluntulara dayanarak Şemsettin GÜNALTAY, Anadolu isimli eserinde Eti Medeniyeti'nin bugünkü Zile'ye kadar yayıldığından bahsetmektedirler. Bu durumda Zile, Maşat Höyük kazılarında bulunan tabletlerden elde edilen bilgilere göre; Orta Anadolu'da başlayıp kuzey doğuda Yeşilırmak havzası boyunca sıralanmış Hitit yerleşim merkezlerinden biri olan "ANZILlA" olmalıdır.
Zile hakkında NINOVA ve Asurlular döneminin sonu ile ilgili bilgiye sahip değiliz. Yalnız M.Ö. 548 tarihinde Anadolu, dolayısıyla Zile Pers hakimiyeti altına girmiştir. Persler Yeşilırmak havzasına çok önem verip, tarihi Kral Yolu'nu buradan geçirmişlerdir. I. DARİUS zamanında Anadolu'nun en büyük eyaleti olan Kapadokya ikiye bölünmüş ve Zile kuzeyindeki Pontus Kapadokyası içinde yer almıştır. Persler Zile'de kendi Tanrıları Olan ANAİTİS "ANAHİTA" ANOS ve ANADATES'e ait bir ateş tapınağı inşa etmişlerdir.
Bu mabet çevresinde her yıl son baharda yapılan geleneksel "SAKAİA" şenlikleri düzenlemeye başlanmıştır. Büyük İskender'in Pers Hükümdarı DARIUS'u Granikos (BİGA) Çayı kenarında M.Ö. 334 tarihinde yenmesi ile Anadolu Makedonya İmparatorluğu'nun eline, dolayısıyla ilçe de İskender'in eline geçmiştir. Büyük İskender'in M.Ö. 323'de Babil'de ölmesi üzerine kumandanları arasında çıkan harplerde General Ornets, Kapadokya'yı haliyle de Zile'yi idaresi altına almıştır. Çıkan bir takım karışıklıklardan sonra Kapadokya bir müddet bağımsız kalmış, kısa bir süre sonra zamanın Pontus Kralı MİHRİDATE VII. Kapadokya Kralı Arbaran VIII.'i mağlup ederek Kapadokya'yı eline geçirmiştir. (Mihridat büyük lakabı ile anılır. Çok bilgilidir. Tarihçiler bunun 22 lisan bildiğinden bahsederler.)
Bu olay üzerine Kapadokyalılar Roma'dan yardım istemişlerdir. Roma'dan gelen SULLA komutasındaki kuvvetli bir ordu Mihridat'ı mağlup ederek Kapadokya'yı ele geçirmiştir. Mihridat eniştesi Diyarbakır Kralı Tifran'dan yardım istemiştir. SULLA'nın Roma'ya dönmesi, M.Ö. 78'de ölmesi üzerine Mihridat yeniden Romalılar'a savaş açmıştır. M.Ö. 67 yılında Amiral TRİARİUS ile Mİhridates Zile'ye 5 km uzaklıktaki Skotios "bugün Altıağaç denilen mevkii" civarında karşı karşıya gelirler. Ancak savaşın galibi uzun bir süre belli olmaz. Triarius'un mağlup olması ile Mihridates'in Anadolu'da başlayan ikinci hakimiyeti de uzun sürmez. Roma Kumandanı POMPEYUS "POMPEYS" güçlü Mihridates'i M.Ö. 67 tarihinde ağır bir şekilde yenerek, ordusunu tamamen yok edip, Pontus ülkesini işgal etmiştir. Mihridates bunun üzerine M.Ö. 63 yılında intihar eder (İçtiği zehir etkisiz kaldığı için, kendisini bir askere öldürtür). Roma ile Pontus arasında yapılan ve yıllarca süren savaşlar sırasında asker ve sivil olmak üzere her iki taraftan on binlerce insanın ölmesi bölgenin ne kadar önemli olduğunu göstermektedir.
Mihridates'in ölümü üzerine yerine geçen oğlu II. PHARNAKE "Farnas" Ro hakimiyetini kabul eder. Bir müddet sonra Kayser'le Pompeis arasında çıkan ihtilaftan istifade ederek Roma'ya karşı ayaklanır. Bunun üzerine Roma diktatörlerinden YUL ÇESAR "Jül Sezar" orduları ile Suriye üzerinden Anadolu'ya oradan da Zile'ye gelir. PHARNAKE daha önce babasının Amiral Triarius'u yendiği yer olan bugünkü Altıağaç denilen yerde Jül Sezar ve ordusu ile karşılaşır. (Zile'ye 5 km mesafedeki Yünlü Köyü'nün karşı yamaçları veya yayla yolu ile Yünlü Köyü arasındaki bir yer olmalıdır).
Çok çetin ve kanlı bir savaş olur. Sezar'ın ordusu büyük zayiat verirse de sonuçta II. Pharnake ağır bir yenilgiye uğrar. Zafer Sezar'ındır. Sezar uzun ve yorucu bir yolculuktan sonra, 5 saat gibi kısa bir süre içerisinde elde ettiği zaferin sevincini Zile'den Roma'ya bildirir. Zile'de ilâhi törene nail olan Sezar'ın, kısa ama anlamı büyük olan bu mektubundaki "VENİ - VİDİ - VİCİ" "GELDİM - GÖRDÜM - YENDİM" sözlerini silindirik mermer bir taşa yazdırır. Yakın zamana kadar Zile Kalesi'nde olduğu bilinen bu taşın, çalınması neticesinde nereye götürüldüğü bilinmemektedir.
M.Ö. 44 yılında Sezar'ın ölümünden sonra Pontus Kralı SENA kısa bir müddet için Zile'ye hâkim olmuşsa da Zile ve çevresi yeniden Romalılar'ın eline geçmiş ve uzun yıllar Roma'nın eyalet merkezi olmuştur. M.S. 241 yılında Sasani Hükümdarı ARDA ŞIRINOĞLU ŞAPUR Romalılar'a harp açmış, Urfa civarında Valeryus'u yenerek Kilikya "Adana" Kapadokya ve Arap Yarımadası'nın büyük bir kısmına sahip olmuştur.
Bizans ile İran "Sasaniler" arasında zaman zaman el değiştiren yöre sonuçta 1071 yılına kadar Bizanslılar'ın elinde kalmıştır. İstanbul'u almak maksadıyla Hicri 34 yılında "Hicri 47 yılında, H. 52, H. 97, H. 121, H. 159, H. 171 " yıllarında yola çıkan İslam Orduları Anadolu'dan geçerken, genelde Zile, Amasya ve Çorum yolunu izlemişler, geçici de olsa birçok yeri ele geçirmişlerdir. Bu arada birkaç defa müslümanların hâkimiyetine geçen Zile, bu orduların çekilmesi ile yeniden Bizansların eline geçmiştir.
İlçede ve çevresinde bilinen birçok yatırların bu orduların ve Danişmentlilerin mücahit ve kumandanlarına ait oldukları sanılmaktadır. İlçe 1071 yılında Melik Ahmet Danişment Gazi tarafından Bizanslılar'dan alınmış, bu tarihten günümüze kadar da Türk yurdu sınırları içinde kalmıştır. İlim ve medeniyete çok büyük hizmetleri olan Danişmentliler'in ilçemizde izleri halen devam etmektedir. Danişment eserlerinin çoğunluğu kaybolmuş olmakla birlikte ilim irfan sahibi olan, yıllarca zaviye ve medreselerde hizmet veren Danişment Hükümdarı Melik Ahmet Gazi'nin şeyhülislâmı olan, bugün halk arasında Davunlu Dede olarak bilinen zatın mezarı. Alaca Mescit Bala Mahallesi Sakarya Caddesİ üzerinde bulunmaktadır. Ayrıca halk arasında Minareyi Kebir Mahallesi'ndeki Dürmelik Sokağı'nın adının Danişment Gazi ile ilgili olduğu söylenmektedir.
1174 yılında Anadolu Selçukluları'ndan İzzettin II. Kılıçaslan Sivas ve çevresini zaptederek Türk-Danişment Devleti'ne son vermiştir. Bu tarihten itibaren Zile Selçuklular'ın eline geçmiştir. II. Kılıçaslan, sağlığında memleketi oğulları arasında pay etmiş, fakat Tokat hükümdarı olan Süleyman kardeşlerini mağlup ederek Anadolu birliğini sağlamıştır. Şairleri, edipleri ve bilim adamlarını koruyan bu zat zamanında, Zile'de bir çok ilmi eser meydana getirilmiş, mevcut medreselere ilâveler yapılmıştır.
M.S. XI yy.'da Danişmend, daha sonra Selçuklu Türkleri'nin, bilâhare İlhanlılar'ın, Ertanoğulları'nın ve nihayet 1335'te Kadı Burhanettin'in eline geçen Zile, 1397' de Yıldırım Beyazıt tarafından Osmanlı topraklarına katılmıştır.
1872 yılında kaza merkezi, 1923 mülkî ve idarî taksimatında Tokat iline bağlı ilçe statüsüne kavuşan Zile, 1855 ve 1922 yıllarında iki büyük yangın geçirmiştir. Düz bir ova üzerinde kurulmuş olan Zile'nin hemen önünde Yeşilırmak'ın bir kolu olan Hoton Deresi geçmektedir.
