夏至西周,境内有褒国。先后属梁州、雍州。春秋战国时境内为南郑地,先后分属巴蜀、秦国。秦惠文王后元十三年(前312),秦始置汉中郡(治在今安康市境内)隶之。东汉初,郡治迁于南郑(今汉中)。东汉末,张鲁割据汉中,改为汉宁郡;建安二十年(215),曹操征降张鲁,又改为汉中郡;建安二十四年(219),刘备占据汉中,仍设汉中郡。三国魏景元四年(263)魏灭蜀,分梁、益二州,梁州领八郡,治于南郑。晋太康十年(289)改设汉国,不久即废。南北朝时,汉中先后属刘宋、萧齐、北魏、萧梁、西魏、北周,境内设梁州、兴州(今略阳县)、洋州(今西乡县),并侨置秦州及70多侨县。隋初,境内仍置梁、兴、洋州,后改为汉川郡、顺政郡、洋川郡。唐代设梁州总管府,后改为都督府,下设梁、兴、洋、集4州;贞观元年(627),废府设道,汉中属山南道;开元二十一年(733),山南道分为东、西两道,汉中属山南西道,道治设于南郑(汉中);天宝元年(724)设汉中郡、洋川郡、顺政郡;后又改为梁州、洋州(今洋县)、兴州;兴元元年(784)改梁州为兴元府,道、府同治于南郑,开我国历史上用帝王年号命府名之先河,兴元府地位同于京都长安、东都洛阳、北都太原;五代十国时期,前蜀、后唐、后蜀先后据有汉中,仍设兴元府及洋、兴2州。北宋至道三年(997)境内置兴元府及洋、兴2州,属峡西路。熙宁五年(1072)设利州路及所属兴元府,治所均设于汉中。利州路辖秦岭以南、长江以北地区。南宋绍兴十年(1141)分利州路为东、西两路,东路治设于兴元(汉中),西路治设于兴州(略阳);后利州东、西路几经分合。元代设兴元路于汉中,为隶属于陕西之始。明洪武三年(1370)改路为府,设汉中府。清代设陕安道于汉中,辖汉中、兴安府(今安康市)。1913年设汉中道,辖今汉中、安康及商洛市部分县,共25属县。1928年,废道,县直隶于省。1935年,设立陕西省第六行政督察区。
1949年12月6日,汉中解放,设陕甘宁边区陕南行政区汉中分区。
1996年2月21日,撤地设市,汉中地区改为地级汉中市。下辖汉台(原县级汉中市改为汉台区)、城固、洋县、勉县、宁强、略阳、西乡、镇巴、南郑、留坝、佛坪11个县区。同年4月,开展撤区并乡建镇工作,全市66个区公所建制全部撤销,477个乡镇建制撤销203个。
2002年,成立汉中经济技术开发区(由南郑经济开发区和汉台经济开发区合并)。
2003年底,汉中市辖11个县区和1个开发区。
2011年,撤并乡镇46个。由撤并前的226个乡镇、8个街道办事处,调整为180个镇、8个街道办事处。乡建制在汉中消失。