战国时，秦在渭河北就建都栎阳。秦孝公时，置栎阳为县，因渭河以北地区土地平坦、面积广，盛产粮食，自秦汉到隋唐，始终保持了县的建制。除古栎阳外，还有万年（今栎阳镇）鄣县（今交口镇）平陵、粟邑（今康桥粟邑）等县。渭河以南在周代为骊戎国。并有戏邑、芷阳之设。
秦始皇帝嬴政时设郦邑（公元前231年）。汉高祖时改郦邑为新丰（县城地址在今新丰，公元前197年）。唐垂拱二年（686年）改为庆山县，天授二年（691年）置鸿州并鸿门县于零口。神龙三年（705年）废庆山县复为新丰县。天宝三年（744年）设会昌县（今城区所在地）。天宝七年（公元748年）把新丰并入会昌，改名为昭应县。
北宋大中祥符八年（公元1015年），以临河（石瓮寺沟水）绕城东而过，潼河（温泉水）绕城西而走，随取名临潼。《临潼县志》说：“祥符改名，以临、潼二水环县左右故名临潼”。《读史方舆纪要》：“以县临潼水，改曰临潼。”元世祖至元四年（公元1267年）降栎阳县为镇并入临潼县，属奉元路。明清属西安府。1913年属关中道，1928年直属省。后属咸阳行政督察区。
1949年属渭南分区。1950年属渭南专区。1956年改为省辖。1958年划归西安市。1966年阎良镇划入西安市设立阎良区。1969年属渭南地区。1979年属西安市。1987年将振兴、新兴、北屯、武屯、康桥、关山六乡划入阎良区后成今域。1997年6月25日，国务院批准（国函[1997]57号）：撤销临潼县，设立西安市临潼区，区政府驻骊山镇。
1996年，临潼县面积898平方千米，人口约62万人。辖12个镇、16个乡：骊山镇、秦陵镇、新丰镇、代王镇、雨金镇、相桥镇、马额镇、栎阳镇、斜口镇、交口镇、零口镇、北田镇、田市乡、新市乡、徐杨乡、任留乡、西泉乡、油槐乡、行者乡、韩峪乡、穆寨乡、何寨乡、东岳乡、纸李乡、仁宗乡、铁炉乡、小金乡、土桥乡。县政府驻骊山镇。
1998年，撤销骊山镇、秦陵镇、新丰镇、代王镇、斜口镇、行者乡，设立骊山街道、秦陵街道、代王街道、新丰街道、斜口街道、行者街道。
2000年第五次人口普查，临潼区总人口639581人，其中（6个街道、8个镇、14个乡）：骊山街道70772人、秦陵街道27337人、新丰街道39560人、代王街道34815人、斜口街道30233人、行者街道24691人、马额镇20718人、零口镇32600人、雨金镇21826人、栎阳镇29247人、交口镇24777人、相桥镇19314人、北田镇23373人、田市镇16617人、西泉乡22257人、韩峪乡16008人、仁宗乡4895人、何寨乡29666人、土桥乡3847人、纸李乡16193人、铁炉乡16619人、东岳乡6483人、穆寨乡4557人、小金乡7208人、任留乡21186人、新市乡28438人、徐杨乡22278人、油槐乡24066人。
2002?年，临潼区辖6个街道、10个镇、7个乡：骊山街道、秦陵街道、代王街道、新丰街道、斜口街道、行者街道、马额镇、零口镇、雨金镇、栎阳镇、交口镇、相桥镇、北田镇、油槐镇、西泉镇、何寨镇、铁炉乡、穆寨乡、小金乡、任留乡、土桥乡、新市乡、徐杨乡。共有7个居委会、285个行政村。
2005年，临潼区辖6个街道、10个镇、7个乡：骊山街道、秦陵街道、新丰街道、代王街道、斜口街道、行者街道、马额镇、零口镇、雨金镇、栎阳镇、交口镇、相桥镇、北田镇、油槐镇、西泉镇、何寨镇、铁炉乡、穆寨乡、小金乡、任留乡、土桥乡、新市乡、徐杨乡。
2007年1月，零口、相桥、雨金、马额、西泉、栎阳、新市、徐杨等8个乡镇撤销乡（镇）建制，改设街道办事处，8个街办300多平方公里的土地和24万人口将逐步纳入临潼的城市规划之中。至此，临潼区辖14个街道、4个镇、5个乡：骊山街道、秦陵街道、新丰街道、代王街道、斜口街道、行者街道、零口街道、相桥街道、雨金街道、马额街道、西泉街道、栎阳街道、新市街道、徐杨街道、交口镇、北田镇、油槐镇、何寨镇、铁炉乡、穆寨乡、小金乡、任留乡、土桥乡。
2010年，全区辖20个街道、3个乡：骊山街道、秦陵街道、新丰街道、代王街道、斜口街道、行者街道、零口街道、相桥街道、雨金街道、马额街道、西泉街道、栎阳街道、新市街道、徐杨街道、何寨街道、交口街道、油槐街道、北田街道、铁炉街道、任留街道、穆寨乡、小金乡、土桥乡。区政府驻骊山街道。
2010年第六次人口普查，临潼区常住总人口655875人，其中：骊山街道82337人，秦陵街道28288人，新丰街道38022人，代王街道49037人，斜口街道64266人，行者街道25821人，零口街道31628人，相桥街道31701人，雨金街道20619人，新市街道28153人，徐杨街道21901人，西泉街道22259人，栎阳街道28389人，马额街道20943人，何寨街道29469人，交口街道25480人，油槐街道23321人，北田街道22416人，铁炉街道15995人，任留街道21635人，穆寨乡9286人，小金乡6288人，仁宗乡8621人。
2011年末，省民政厅批复同意撤销仁宗乡、穆寨乡、小金乡，设立仁宗街道、穆寨街道、小金街道。调整后，全区辖23个街道。
2012年末，临潼区面积916.3平方千米，户籍人口70.59万人，常住人口66.45万人。2013年末，临潼区辖23个街道，共有36个社区、284个行政村，区政府驻书院门街。