戰國時，秦在渭河北就建都櫟陽。秦孝公時，置櫟陽為縣，因渭河以北地區土地平坦、面積廣，盛產糧食，自秦漢到隋唐，始終保持了縣的建制。除古櫟陽外，還有萬年（今櫟陽鎮）鄣縣（今交口鎮）平陵、粟邑（今康橋粟邑）等縣。渭河以南在周代為驪戎國。并有戲邑、芷陽之設。

秦始皇帝嬴政時設酈邑（公元前231年）。漢高祖時改酈邑為新豐（縣城地址在今新豐，公元前197年）。唐垂拱二年（686年）改為慶山縣，天授二年（691年）置鴻州并鴻門縣于零口。神龍三年（705年）廢慶山縣復為新豐縣。天寶三年（744年）設會昌縣（今城區所在地）。天寶七年（公元748年）把新豐并入會昌，改名為昭應縣。

北宋大中祥符八年（公元1015年），以臨河（石甕寺溝水）繞城東而過，潼河（溫泉水）繞城西而走，隨取名臨潼。《臨潼縣志》說：“祥符改名，以臨、潼二水環縣左右故名臨潼”。《讀史方輿紀要》：“以縣臨潼水，改曰臨潼。”元世祖至元四年（公元1267年）降櫟陽縣為鎮并入臨潼縣，屬奉元路。明清屬西安府。1913年屬關中道，1928年直屬省。后屬咸陽行政督察區。

1949年屬渭南分區。1950年屬渭南專區。1956年改為省轄。1958年劃歸西安市。1966年閻良鎮劃入西安市設立閻良區。1969年屬渭南地區。1979年屬西安市。1987年將振興、新興、北屯、武屯、康橋、關山六鄉劃入閻良區后成今域。1997年6月25日，國務院批準（國函[1997]57號）：撤銷臨潼縣，設立西安市臨潼區，區政府駐驪山鎮。

1996年，臨潼縣面積898平方千米，人口約62萬人。轄12個鎮、16個鄉：驪山鎮、秦陵鎮、新豐鎮、代王鎮、雨金鎮、相橋鎮、馬額鎮、櫟陽鎮、斜口鎮、交口鎮、零口鎮、北田鎮、田市鄉、新市鄉、徐楊鄉、任留鄉、西泉鄉、油槐鄉、行者鄉、韓峪鄉、穆寨鄉、何寨鄉、東岳鄉、紙李鄉、仁宗鄉、鐵爐鄉、小金鄉、土橋鄉。縣政府駐驪山鎮。

1998年，撤銷驪山鎮、秦陵鎮、新豐鎮、代王鎮、斜口鎮、行者鄉，設立驪山街道、秦陵街道、代王街道、新豐街道、斜口街道、行者街道。

2000年第五次人口普查，臨潼區總人口639581人，其中（6個街道、8個鎮、14個鄉）：驪山街道70772人、秦陵街道27337人、新豐街道39560人、代王街道34815人、斜口街道30233人、行者街道24691人、馬額鎮20718人、零口鎮32600人、雨金鎮21826人、櫟陽鎮29247人、交口鎮24777人、相橋鎮19314人、北田鎮23373人、田市鎮16617人、西泉鄉22257人、韓峪鄉16008人、仁宗鄉4895人、何寨鄉29666人、土橋鄉3847人、紙李鄉16193人、鐵爐鄉16619人、東岳鄉6483人、穆寨鄉4557人、小金鄉7208人、任留鄉21186人、新市鄉28438人、徐楊鄉22278人、油槐鄉24066人。

2002?年，臨潼區轄6個街道、10個鎮、7個鄉：驪山街道、秦陵街道、代王街道、新豐街道、斜口街道、行者街道、馬額鎮、零口鎮、雨金鎮、櫟陽鎮、交口鎮、相橋鎮、北田鎮、油槐鎮、西泉鎮、何寨鎮、鐵爐鄉、穆寨鄉、小金鄉、任留鄉、土橋鄉、新市鄉、徐楊鄉。共有7個居委會、285個行政村。

2005年，臨潼區轄6個街道、10個鎮、7個鄉：驪山街道、秦陵街道、新豐街道、代王街道、斜口街道、行者街道、馬額鎮、零口鎮、雨金鎮、櫟陽鎮、交口鎮、相橋鎮、北田鎮、油槐鎮、西泉鎮、何寨鎮、鐵爐鄉、穆寨鄉、小金鄉、任留鄉、土橋鄉、新市鄉、徐楊鄉。

2007年1月，零口、相橋、雨金、馬額、西泉、櫟陽、新市、徐楊等8個鄉鎮撤銷鄉（鎮）建制，改設街道辦事處，8個街辦300多平方公里的土地和24萬人口將逐步納入臨潼的城市規劃之中。至此，臨潼區轄14個街道、4個鎮、5個鄉：驪山街道、秦陵街道、新豐街道、代王街道、斜口街道、行者街道、零口街道、相橋街道、雨金街道、馬額街道、西泉街道、櫟陽街道、新市街道、徐楊街道、交口鎮、北田鎮、油槐鎮、何寨鎮、鐵爐鄉、穆寨鄉、小金鄉、任留鄉、土橋鄉。

2010年，全區轄20個街道、3個鄉：驪山街道、秦陵街道、新豐街道、代王街道、斜口街道、行者街道、零口街道、相橋街道、雨金街道、馬額街道、西泉街道、櫟陽街道、新市街道、徐楊街道、何寨街道、交口街道、油槐街道、北田街道、鐵爐街道、任留街道、穆寨鄉、小金鄉、土橋鄉。區政府駐驪山街道。

2010年第六次人口普查，臨潼區常住總人口655875人，其中：驪山街道82337人，秦陵街道28288人，新豐街道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，相橋街道31701人，雨金街道20619人，新市街道28153人，徐楊街道21901人，西泉街道22259人，櫟陽街道28389人，馬額街道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，鐵爐街道15995人，任留街道21635人，穆寨鄉9286人，小金鄉6288人，仁宗鄉8621人。

2011年末，省民政廳批復同意撤銷仁宗鄉、穆寨鄉、小金鄉，設立仁宗街道、穆寨街道、小金街道。調整后，全區轄23個街道。

2012年末，臨潼區面積916.3平方千米，戶籍人口70.59萬人，常住人口66.45萬人。2013年末，臨潼區轄23個街道，共有36個社區、284個行政村，區政府駐書院門街。