夏、商时为雍州陈国。周文王母弟虢仲在此封地西虢。秦武公（公元前687年）设虢县，秦孝公（公元前361年）设陈仓县。北周废陈仓并于洛邑，隋复置陈仓。唐至德二年（公元757年）因闻陈仓山有“石鸡啼鸣”之祥瑞，改称宝鸡县。1950年7月宝鸡县政府移至虢镇，1958年并入宝鸡市，1961年复设宝鸡县，1971年10月属宝鸡市。2003年3月1日，国务院批准（国函[2003]35号）：撤销宝鸡县，设立宝鸡市陈仓区，区政府驻虢镇。
1996年，宝鸡县面积3019平方千米，人口70.2万人。辖7个镇、29个乡：虢镇镇、天王镇、贾村镇、县功镇、坪头镇、拓石镇、阳平镇、千河乡、周原乡、慕仪乡、杨家沟乡、蜀仓乡、钓渭乡、潘溪乡、清溪乡、八鱼乡、石羊庙乡、蟠龙乡、桥镇乡、金河乡、陵原乡、硖石乡、六川河乡、上王乡、双白杨乡、新街乡、香泉乡、赤沙乡、通洞乡、凤阁岭乡、胡店乡、新民乡、颜家河乡、固川乡、晁峪乡、甘峪乡。县政府驻虢镇。
1997年，八鱼乡改为八鱼镇，千河乡改为千河镇，桥镇乡改为桥镇，话溪乡改为蹯溪镇，新街乡改为新街镇，香泉乡改为香泉镇，蟠龙乡改为蟠龙镇，慕仪乡改为慕仪镇，凤阁岭乡改为凤阁岭镇，周原乡改为周原镇。1998年，赤沙乡改为赤沙镇。调整后，全县辖18个镇、18个乡。
2000年第五次人口普查，宝鸡县常住总人口729126人，其中：虢镇镇104268人、阳平镇43352人、千河镇23955人、潘溪镇23364人、天王镇33077人、八鱼镇22675人、慕仪镇36391人、周原镇42101人、蟠龙镇38623人、贾村镇26327人、桥镇镇26313人、县功镇21785人、新街镇15809人、坪头镇11388人、香泉镇12294人、赤沙镇14184人、拓石镇6875人、凤阁岭镇12353人、杨家沟乡20716人、石羊庙乡19305人、清溪乡21450人、钓渭乡21231人、蜀仓乡18640人、陵原乡14246人、金河乡16867人、双白杨乡9182人、上王乡14350人、硖石乡10212人、甘峪乡4788人、六川河乡10393人、固川乡4922人、晁峪乡5431人、颜家河乡3727人、通洞乡7052人、胡店乡6783人、新民乡4697人。
2001年，撤销杨家沟乡并入虢镇，撤销石羊庙乡并入千河镇，撤销清溪乡并入蹯溪镇，撤销上王乡、上白杨乡并入县功镇，新民乡撤销并入坪头镇，撤销通洞乡并入拓石镇，撤销固川乡、甘峪乡并入晁峪乡，撤销六川河乡并入硖石乡，撤销颜家河乡并入胡店乡，钓渭乡、蜀仓乡合并为钓渭镇。调整后，全县辖19个镇、5个乡：虢镇镇、阳平镇、千河镇、磻溪镇、天王镇、八鱼镇、慕仪镇、周原镇、蟠龙镇、贾村镇、桥镇镇、县功镇、新街镇、坪头镇、香泉镇、赤沙镇、拓石镇、凤阁岭镇、钓渭镇、陵原乡、金河乡、硖石乡、晁峪乡、胡店乡。
2003年，将原宝鸡县的胡店乡、虢镇、天王镇、拓石镇、坪头镇、贾村镇、县功镇、阳平镇、桥镇、千河镇、周原镇、香泉镇、凤阁岭镇、幕仪镇、新街镇、磻溪镇、赤沙镇、钓渭镇划归陈仓区管辖，金河乡、陵原乡、硖石乡、蟠龙镇划归金台区管辖，晁峪乡、八鱼镇划归渭滨区管辖。
2005年10月14日，经宝鸡市委、市政府决定，在保持陈仓区西部山区行政区划不变的情况下，成立市西部山区工作委员会和西部山区建设委员会（正县级建制），全面负责西山8乡镇（县功镇、新街镇、坪头镇、香泉镇、赤沙镇、拓石镇、凤阁岭镇、胡店乡）经济社会发展；11月10日，西山工委和建委在陈仓区坪头镇挂牌成立。
2005年底，全区总面积2517平方千米，总人口59.05万人，其中农业人口50.07万人，辖辖17个镇、1个乡：虢镇、阳平镇、千河镇、磻溪镇、天王镇、幕仪镇、周原镇、贾村镇、桥镇、县功镇、新街镇、坪头镇、香泉镇、赤沙镇、拓石镇、凤阁岭镇、钓渭镇、胡店乡，共有338个行政村、2235个村民小组。其中，西部山区8乡镇共有136个村、13.6万人，面积1584平方千米（一说1652平方千米）。
2010年第六次人口普查，陈仓区常住总人口595075人，其中：虢镇121714人，阳平镇42824人，千河镇45793人，磘溪镇44211人，天王镇31365人，慕仪镇36483人，周原镇43025人，贾村镇25795人，桥镇25763人，县功镇49189人，新街镇15679人，坪头镇15161人，香泉镇12244人，赤沙镇14194人，拓石镇12904人，凤阁岭镇10250人，钓渭镇38486人，胡店乡9995人。
2011年，撤销桥镇镇，并入贾村镇；撤销胡店乡，划归拓石镇和坪头镇；撤销虢镇镇，在其辖区内设立虢镇、东关、千渭3个街道。7月3日，陈仓区政府《关于撤销虢镇建制设立虢镇、东关、千渭街道办事处的批复》（宝陈政发[2011]24号）：经省、市政府批准，同意撤销虢镇，在原虢镇辖区内设立三个街道办事处，管辖范围为：1、设立虢镇街道办事处，办事处驻地在陈仓区南环路中段。辖东堡、南堡、西堡、北堡、高家塄5个行政村，东街、中街、西街3个社区居民委员会，总面积14平方公里。2、设立东关街道办事处，办事处驻地在双碌碡村。辖巩家泉、鲁家庄、天官庙、洪塬、大王、南阳、双碌碡、东高泉、西高泉、太公庙、五一、西秦、土桥、贾家崖14个行政村，总面积24平方公里。3、设立千渭街道办事处，办事处驻地在陈仓大道区段。辖光芒、大众、水莲寨、屈家、李家崖5个行政村，道南、道北、宝鸡酒精厂、群力无线电器材厂、北方动力、双鸥、厂区街道7个社区居民委员会，总面积14平方公里。行政区划调整后，其行政区域界线的管理，按照有关规定和程序办理。8月4日，虢镇、东关、千渭3个街道办事处正式挂牌成立。至此，陈仓区辖3个街道、15个镇：虢镇街道、东关街道、千渭街道、阳平镇、千河镇、磻溪镇、天王镇、幕仪镇、周原镇、贾村镇、县功镇、新街镇、坪头镇、香泉镇、赤沙镇、拓石镇、凤阁岭镇、钓渭镇。
2012年末，陈仓区面积2471.8平方千米，户籍人口605809人，常住人口59.83万人。2013年末，陈仓区辖3个街道、15个镇，共有15个社区、332个行政村，区政府驻虢镇街道。