簡稱“陜”，別稱“秦”，省會西安市。陜西以陜原之西得名。西漢中葉，今陜西省轄區分屬于司隸校尉部、朔方刺史部、益州刺史部和涼州刺史部。東漢時分屬于司隸校尉部、并州刺史部、益州刺史部、涼州刺史部和荊州刺史部。唐貞觀元年（627年）分屬于關內、山南兩道。開元二十一年（733年）分屬于京畿道、關內道、山南東道和山南西道。
宋初設陜西路，為陜西得名的開始，后分設永興軍路，以軍事鄜延、邠寧、環慶、秦鳳、熙河五路設陜西五路經略使。元設陜西行省和陜西漢中道。明置陜西省，后改陜西布政使司；清改陜西省，省名至今未變。
從元代開始，今陜南的大部分地區首次與關中、陜北連為一體，在一個省級政區管轄之下。明代的陜西省（布政使司），除轄有今陜西省全境外，還轄元代甘肅行省的東部；北界曾一度達到黃河。清代初年形成今陜西省轄境基本格局，陜北與內蒙古以長城為界。清代中葉以后，陜西省的北界遂向長城以北推移，形成今天的省界。
辛亥革命以后，今陜西省共設3道，即關中道、榆林道、漢中道。1928年以西安城區設立西安市，為省轄市。1930年撤銷西安市，轄境劃歸長安縣。1933年廢除道的建置，以省統縣；設立西京市，為中央直轄市。1936年至1939年間，在省縣之間又陸續設立行政督察區專員公署，陜西省共設置10個行政督察區專員公署。1944年復設西安市，降為省轄市。1947年8月，西安升為直轄市，隸屬于南京政府行政院。
1949年陜西省分設2行署區，12分區。陜北行署駐延安，轄榆林、綏德、黃龍3分區及延安、安塞、志丹、甘泉、延長、延川、子長、定邊、靖邊等9個行署直轄縣；陜南行署駐南鄭市（陜南未解放時曾暫駐湖北省鄖陽。原湖北省所屬鄖縣、鄖西、竹山、竹溪、均縣、房縣等6縣由陜南行署管轄，稱兩鄖專區。1950年將兩鄖專區仍劃回湖北省領導），轄商雒、安康、漢中3分區；關中的大荔、三原、邠縣、咸陽、渭南、寶雞6分區由原陜甘寧邊區政府直接領導。西安市為中央直轄市。
1950年2月10日，陜西省人民政府正式成立，由西北軍政委員會領導，省人民政府駐西安市；西安市由西北軍政委員會領導；撤銷陜北行署區和黃龍、大荔、邠縣、三原分區。陜西省直轄長安縣（駐韋曲），分設咸陽、寶雞、延安、綏德、榆林、商雒、安康、漢中等9專區；陜南行署仍保留，并直接領導漢中分區所屬縣、市。1951年，撤銷陜南行署區，改設南鄭專區；安康、商雒2專區均改由省直轄。
1952年，陜西省和西安市由西北行政委員會領導；由咸陽縣析置咸陽市，為省轄市；撤銷咸陽專區，咸陽、鄠縣、銅川3縣改由省直轄，富平、耀縣、高陵、三原、涇陽5縣劃歸渭南專區，栒邑、淳化、盩厔、興平、醴泉5縣劃歸寶雞專區。1953年，寶雞市、南鄭市改由省直轄；南鄭市改名為漢中市，南鄭專區改稱漢中專區。1954年，陜西省改由中央直接領導，西安市由中央直轄市改為陜西省轄市。
1956年，撤銷渭南、寶雞、綏德3專區，將渭南專區所屬高陵等18縣，寶雞專區所屬興平等18縣及太白區改由省直接領導，原綏德分區所屬各縣并入榆林、延安2專區。1958年，撤銷銅川縣，改設銅川市，由省直接領導；漢中市劃歸漢中專署領導；撤銷富平、耀縣2縣，并入銅川市；撤銷寶雞縣和太白區，并入寶雞市；撤銷咸陽縣，并入咸陽市；撤銷涇陽、高陵、淳化3縣，并入三原縣；撤銷白水、澄城2縣，并入蒲城縣；撤銷郃陽縣，并入韓城縣；撤銷朝邑縣，并入大荔縣；撤銷潼關、華陰、華縣3縣，并入渭南縣；撤銷醴泉、永壽2縣，并入乾縣；撤銷長武、栒邑2縣，并入邠縣；撤銷岐山、麟游2縣，并入鳳翔縣；撤銷汧陽縣，并入隴縣；撤銷武功、扶風2縣，并入興平縣；撤銷郿縣，并入盩厔縣。全省共撤銷47縣和黎坪、太白2區，合并后為5市、47縣。
1960年，將原由省直轄的盩厔、邠縣、興平、乾縣4縣劃歸咸陽市領導，將隴縣、鳳翔2縣和漢中專區的鳳縣劃歸寶雞市領導。1961年，恢復武功等43縣，復設寶雞、咸陽、渭南3專區，將寶雞、咸陽、銅川3市分別交由寶雞、咸陽、渭南3專署領導，原由省直轄的三原縣劃歸咸陽專區，渭南、蒲城、韓城、大荔4縣劃歸渭南專區。1963年漢中市改為省轄市。1964年，商雒專區改名為商洛專區，盩厔縣改名為周至縣，郿縣改名為眉縣，醴泉縣改名為禮泉縣，郃陽縣改名為合陽縣，鄠縣改名為戶縣，雒南縣改名為洛南縣，邠縣改名為彬縣，鄜縣改名為富縣，葭縣改名為佳縣，沔縣改名為勉縣，栒邑縣改名為旬邑縣，洵陽縣改名為旬陽縣，汧陽縣改名為千陽縣；撤銷漢中市，設立漢中縣。
1966年，銅川、寶雞2市改由省直轄，將咸陽市劃歸西安市領導。1970年，原榆林、延安、寶雞、咸陽、渭南、商洛、安康、漢中等8專區分別改為地區。1971年，撤銷寶雞地區，原寶雞地區所屬各縣劃歸寶雞市領導；將咸陽市劃歸咸陽地區領導。陜西省轄西安、銅川、寶雞3市，榆林、延安、渭南、咸陽、漢中、安康、商洛等7地區。
1983年撤銷咸陽地區，所轄各縣劃歸咸陽市，為省轄市。1996年，改渭南地區為地級渭南市，改漢中地區為地級漢中市。1997年，改延安地區為地級延安市。1999年12月，改榆林地區為地級榆林市（2000年7月1日正式設立）。2000年6月，改安康地區為地級安康市（2001年元月1日正式設立）。2001年，改商洛地區為地級商洛市。
截至2014年末，陜西省轄10個地級市，25個市轄區、3個縣級市、79個縣（合計107個縣級行政區劃單位）。