古属巴地。东汉和帝时分宕渠县之东置宣汉县。西魏改为石城县。隋改为通州县，明为达州，清改为达县。
1976年析达县城关镇的城关、南外、北外、西外4个公社置达县市。1978至1992年间，先后将达县盘石、复兴、罗江、蒲家、魏兴、东岳、新村5乡2镇划入市辖，将南外镇划归达县。1993年更名达川市。
1996年，达川市面积404.1平方千米，人口约34.9万人，辖2街道5镇4乡：东城街道、西城街道、西外镇、北外镇、罗江镇、蒲家镇、复兴镇、盘石乡、魏兴乡、东岳乡、新村乡。市政府驻荷叶街。
1999年6月20日，国务院批准（国函[1999]51号）：（1）撤销达川地区和县级达川市，设立地级达州市。市政府驻新设立的通川区荷叶街。（2）达州市新设通川区，以原达川市的行政区域为通川区的行政区域，将达县的双龙乡划归通川区管辖。区政府驻西外镇。
2000年第五次人口普查，通川区常住总人口384525人，其中：东城街道83414人，西城街道77948人，西外镇70736人，北外镇37564人，罗江镇17188人，蒲家镇21945人，复兴镇17415人，双龙镇11853人，盘石乡20404人，魏兴乡10894人，东岳乡10072人，新村乡5092人。
2002年12月设立朝阳街道。2004年，通川区辖东城、西城、朝阳3个街道，西外、北外、罗江、蒲家、复兴、双龙、魏兴7个镇和新村、盘石、东岳3个乡。
2008年末，通川区面积453平方千米，人口43.18万人，辖3个街道、7个镇、3个乡，69个社区、79个行政村。
2010年第六次人口普查，通川区常住总人口478276人，其中：东城街道109134人，西城街道89985人，朝阳街道99043人，西外镇18965人，北外镇31586人，罗江镇23595人，蒲家镇21467人，复兴镇23046人，双龙镇11212人，魏兴镇12157人，盘石乡21426人，东岳乡11451人，新村乡5209人。
2013年7月18日，《四川省人民政府关于同意调整达州市部分行政区划的批复》（川府函[2013]209号）：经国务院批准，同意将原达县的碑庙镇、江陵镇、北山乡、安云乡、梓桐乡、金石乡、青宁乡、龙滩乡、檬双乡划归达州市通川区管辖。调整后，通川区辖3个街道、9个镇、10个乡：东城街道、西城街道、朝阳街道、西外镇、北外镇、罗江镇、蒲家镇、复兴镇、双龙镇、魏兴镇、碑庙镇、江陵镇、盘石乡（磐石乡）、东岳乡、新村乡、北山乡、安云乡、梓桐乡、金石乡、青宁乡、龙滩乡、檬双乡。
2015年，省政府批复同意撤销东岳乡，设立东岳镇；撤销磐石乡，设立磐石镇；撤销北山乡，设立北山镇；撤销金石乡，设立金石镇；撤销梓桐乡，设立梓桐镇。调整后，全区辖3个街道、14个镇、5个乡：东城街道、西城街道、朝阳街道、西外镇、北外镇、罗江镇、蒲家镇、复兴镇、双龙镇、魏兴镇、碑庙镇、江陵镇、东岳镇、磐石镇、北山镇、金石镇、梓桐镇、新村乡、安云乡、青宁乡、龙滩乡、檬双乡。