夏時為《禹貢》梁州之域。
相傳稱為胤國。
周為苴侯國地。
秦惠文王更元九年（前316），置葭萌縣，屬蜀郡。
東漢建安二十二年（217），改葭萌縣為漢壽縣，屬益州梓潼郡。
西晉太康元年（280），改漢壽縣為晉壽縣。
東晉太元十五年（390），置晉壽郡，撤晉壽縣，分北境置興安縣，南境置益昌縣，屬梁州。
南朝齊永泰元年（498），改晉壽郡為西晉壽郡，分北境置東晉壽郡治興安縣。
北魏正始五年（505），置西益州治興安縣。
南梁大同二年(536)，改西益州為黎州。
西魏大統六年(540)，復改黎州為西益州。
西魏元欽三年(554)廢西晉壽郡；改西益州為利州置總管府。
隋開皇十八年（598），改興安縣為綿谷縣，大業三年（607），罷利州總管府、利州，置義城郡。
唐武德元年（618），改義城郡為利州，二年，復置利州總管府，八年，改利州總管府為利州都督府。
貞觀元年（627），置山南道，六年，罷都督府，仍置利州，屬山南道。
天寶元年（742），改利州為益昌郡，乾元元年（758），改益昌郡為利州，乾寧四年（897），置昭武軍節度。
北宋初置利州都督府益川郡、昭武軍節度，景祐四年（1037），改昭武軍節度為寧武軍節度，屬利州路。
蒙古憲宗三年（1253），置利州都元帥府。
元至元三年（1266），行陜西四川中書省自京兆移治利州。
至元十四年（1277），罷都元帥府，置廣元路及總管府。
明洪武四年（1371），改廣元路為廣元府；九年（1376），降廣元府為廣元州，撤綿谷縣，所屬區域直屬于州；二十二年（1389），降廣元州為廣元縣，屬保寧府。
1914年，屬嘉陵道。
1935年，屬第十四行政督察區。
1945年，分東境置旺蒼縣。
1950年，置劍閣專區，駐廣元。
1952年12月，改劍閣專區為廣元專區。
1953年3月，撤銷廣元專區，屬綿陽專區。
1959年，撤昭化縣并入。
1985年，撤銷廣元縣，建地級廣元市，改廣元縣為廣元市市中區；將原屬綿陽地區的青川、旺蒼、劍閣3縣劃歸廣元市。
同年9月，原南充專區的蒼溪縣劃歸廣元市。