汉高帝六年（前201年）置雒县。元祖中统六年（1265）撤销雒县，置汉州，因汉水为名。至正二十二年（1362），复置雒县。明洪武四年（1371），雒县并入汉州，1913年改汉州为广汉县。取汉代广汉郡名的广大之义，言郡之广大至于汉水也。1950年属绵阳专区，1953年改属温江专区，1960年什邡县并入，1963年析出复置什邡县，1983年划入成都市，同年划属德阳市。1988年撤县设市。
1996年，广汉市面积538.3平方千米，人口约56.4万人。辖19个镇、5个乡：雒城镇、三水镇、连山镇、南兴镇、高坪镇、向阳镇、小汉镇、金轮镇、兴隆镇、新丰镇、新华镇、万福镇、新平镇、和兴镇、松林镇、金鱼镇、三星镇、南丰镇、广兴镇、西外乡、东南乡、北外乡、双泉乡、西高乡。市政府驻雒城镇。
2000年，广汉市辖20个镇、4个乡：雒城镇、三水镇、连山镇、高坪镇、向阳镇、小汉镇、金轮镇、新丰镇、兴隆镇、新华镇、万福镇、和兴镇、松林镇、金鱼镇、新平镇、南丰镇、广兴镇、三星镇、南兴镇、西高镇、北外乡、东南乡、双泉乡、西外乡。
2000年第五次人口普查，广汉市常住总人口577298人，其中：雒城镇101755人，三水镇35124人，连山镇28815人，高坪镇25170人，南兴镇29349人，向阳镇16136人，小汉镇21548人，金轮镇19512人，新丰镇26136兴隆镇25249人，新华镇21492人，万福镇14280人，和兴镇18912人，松林镇19476人，金鱼镇26615人，新平镇13566人，南丰镇19467人，广兴镇18502人，三星镇14748人，西高镇16520人，北外乡19302人，东南乡19966人，西外乡14660人，双泉乡10998人。
2004年，广汉市辖雒城、三水、连山、南兴、万福、新平、和兴、松林、高坪、向阳、小汉、金鱼、三星、南丰、金轮、兴隆、新丰、新华、广兴、西高20个镇和东南、北外、双泉、西外4个乡。
2005年2月23日，省政府（川府函[2005]27号）批复同意广汉市人民政府机关办公驻地由雒城镇汉口路102号迁至雒城镇天津路108号。
2006年4月17日，省政府（川府民政[2006]13号）批复同意广汉市乡镇行政区划建制由原来的20个镇、4个乡调整为17个镇、2个乡：一、撤销双泉、东南2个乡和广兴、万福、三星3个镇。 二、扩大4个镇的行政区域。 将原双泉乡所属行政区域并入连山镇。连山镇政府驻连山场。 将原广兴镇所属行政区域并入向阳镇。向阳镇政府驻向阳场。 将原万福镇、东南乡所属行政区域并入新丰镇。新丰镇政府驻新丰场。 将原三星镇所属行政区域并入南兴镇。南兴镇政府驻南兴场。
2006年末，广汉市辖17个镇、2个乡：雒城镇、三水镇、连山镇、高坪镇、南兴镇、向阳镇、小汉镇、金轮镇、新丰镇、兴隆镇、新华镇、和兴镇、松林镇、金鱼镇、新平镇、南丰镇、西高镇、北外乡、西外乡。
2009年5月22日，省政府（川府民政[2009]9号）批复同意撤销新华镇，将原新华镇所属行政区域划归小汉镇管辖，小汉镇人民政府驻小汉场。调整后，广汉市辖16个镇、2个乡：雒城镇、三水镇、连山镇、高坪镇、南兴镇、向阳镇、小汉镇、金轮镇、新丰镇、兴隆镇、和兴镇、松林镇、金鱼镇、新平镇、南丰镇、西高镇、北外乡、西外乡。
2010年第六次人口普查，广汉市常住总人口591115人，其中：雒城镇131283人，三水镇32268人，连山镇36854人，高坪镇22656人，南兴镇42007人，向阳镇33324人，小汉镇42490人，金轮镇18086人，新丰镇61503人，兴隆镇23562人，和兴镇18952人，松林镇18805人，金鱼镇26859人，新平镇13909人，南丰镇19630人，西高镇14958人，北外乡20122人，西外乡13847人。