夏商为雍州地。西周为矢国地。东周为秦国地。秦为汧县（治在今陇县）地。西汉高祖二年（公元前205年）六月分汧县置隃麋县，以城东周代名泽定名，故城在今千川村。王莽新朝（公元8年）改隃麋县为扶亭县。东汉初改渝麇县。晋初渝麇县并入汧县。
北魏孝昌二年（526年）分汧县所属原隃麋县地，于长蛇川置长蛇县（县治在今宝鸡香泉镇）。北周天和五年（570年）分长蛇县原隃麋县东部地置汧阳县，治所初在西魏时的马牢城（今千阳晖川河滩）。据《太平寰宇记》：“以在汧山之阳为名。”明嘉靖二十七年（1548），将麟游县雪白里（今高崖、普社两乡地）划归汧阳县。
1957年8月24日，将麟游县后坡沟村6户180亩土地划属汧阳县。1958年12月撤销汧阳县建置，属地归并陇县【国务院11月21日决定，陕西省人民委员会12月1日通知】。1961年9月10日复置汧阳县。1964年10月简化为千阳县。1969年属宝鸡地区。1971年属宝鸡市。
1996年，千阳县面积996.5平方千米，人口约12.5万人。辖1镇13乡：城关镇、崔家头乡、沙家坳乡、南寨乡、红峰乡、文家坡乡、 张家塬乡、柿沟乡、水沟乡、寇家河乡、草碧乡、上店乡、高崖乡、普社乡。县政府驻城关镇。
1997年，崔家头乡改为崔家头镇，南寨乡改为南寨镇，张家塬乡改为张家塬镇，水沟乡改为水沟镇，草碧乡改为草碧镇。调整后，全县辖6个镇、8个乡。
2000年第五次人口普查，千阳县常住总人口121532人，其中：城关镇24120人，崔家头镇8119人，南寨镇20155人，张家塬镇11488人，水沟镇9315人，草碧镇5517人，红峰乡3466人，沙家坳乡4450人，文家坡乡9772人，柿沟乡9474人，寇家河乡8838人，上店乡1904人，普社乡3016人，高崖乡1898人。
2001年，撤销红峰乡并入城关镇，撤销上店乡并入草碧镇，撤销普社乡并入高崖乡。
2009年末，千阳县人口132055人，其中非农业人口17433人。辖6个镇、5个乡：城关镇、崔家头镇、南寨镇、张家塬镇、水沟镇、草碧镇、沙家坳乡、文家坡乡、柿沟乡、寇家河乡、高崖乡。共有2个社区、98个行政村。
2010年第六次人口普查，千阳县常住总人口123959人，其中：城关镇35511人，崔家头镇8020人，南寨镇20234人，张家塬镇8898人，水沟镇9220人，草碧镇5938人，沙家坳乡4402人，文家坡乡8190人，柿沟乡9084人，寇家河乡10436人，高崖乡4026人。
2011年，撤销沙家坳乡并入南寨镇，撤销寇家河乡并入草碧镇，撤销文家坡乡划归张家塬镇和城关镇，撤销柿沟乡设立柿沟镇，撤销高崖乡设立高崖镇。调整后，千阳县辖8个镇：城关镇、崔家头镇、南寨镇、张家塬镇、水沟镇、草碧镇、柿沟镇、高崖镇。
2012年末，千阳县面积998.6平方千米，户籍人口133507人，常住人口12.46万人。2013年末，千阳县辖8个镇，共有2个社区、98个行政村，县政府驻城关镇。
2015年，撤销柿沟镇，并入水沟镇。调整后，千阳县辖7个镇。