戰國屬秦地。秦于今縣城東6里置成固縣。秦漢屬漢中郡。三國蜀建興三年（229年）諸葛亮于此筑東城。南朝宋改名城固縣，取城池堅固之意。據《方輿勝覽》：“始城而冀其鞏固之意也�！北蔽赫寄觊g城固縣治遷壻鄉川（即今址）。
唐武德二年（619年）城固縣改名唐固縣，貞觀二年（628年）復名城固縣，初屬梁州，后屬興元府。元屬興元路。明、清屬漢中府。1914年屬漢中道。1928年直屬省。1949年屬陜南行署區。1951年屬南鄭專區。1953年屬漢中專區。1969年屬漢中地區。1996年屬漢中市。
1996年撤區并鄉設鎮，博望鄉并入城關鎮并更名博望鎮，上道院鄉并入沙河營鎮，毛家嶺鄉并入文川鎮，將謝何鄉并入老莊鎮，陳家灣鄉并入許家廟鎮，垣山鄉并入原公鎮，鮮家廟鄉、南坎營鄉并入上元觀鎮，九壩鄉并入天明鎮，八角鄉、東河鄉并入二里鎮，黃沙鄉并入五堵鎮，孫坪鄉、長龍鄉合并設立孫坪鎮，雙溪鄉、中坪鄉合并為雙溪鎮，水硙鄉、濫壩鄉合并為水硙[wèi，意為磨]鎮，小河鄉、桃源鄉、磚溪鄉合并為小河鎮，寶山撤鄉設鎮，五里鄉并入大盤鄉，呂家村鄉并入五郎廟鄉，鐵路鄉并入三合鄉，板凳鄉并入桔園鄉，墓爺廟、七里店2鄉并入董家營鄉。
1997年，城固縣面積2265平方千米，人口49.4萬人。轄18鎮12鄉：博望鎮、龍頭鎮、沙河營鎮、文川鎮、老莊鎮、柳林鎮、崔家山鎮、許家廟鎮、原公鎮、寶山鎮、 上元觀鎮、五堵鎮、孫坪鎮、二里鎮、天明鎮、雙溪鎮、水峣？鎮、小河鎮、五郎廟鄉、桔園鄉、董家營鄉、三合鄉、盤龍鄉、石槽河鄉、黃崗鄉、鹽井鄉、畢家河鄉、高壩鄉、大盤鄉、小盤鄉�？h政府駐博望鎮。
2000年第五次人口普查，城固縣常住總人口455408人，其中：博望鎮88411人、龍頭鎮27322人、沙河營鎮16984人、文川鎮15113人、柳林鎮16779人、老莊鎮33041人、崔家山鎮16640人、許家廟鎮25362人、原公鎮23384人、上元觀鎮29023人、天明鎮12488人、二里鎮11409人、五堵鎮9691人、孫坪鎮7677人、雙溪鎮3174人、水磨鎮4718人、小河鎮4845人、寶山鎮13676人、五郎廟鄉11732人、桔園鄉11170人、三合鄉16884人、高壩鄉6429人、董家營鄉24434人、大盤鄉2662人、畢家河鄉1558人、鹽井鄉5526人、黃崗鄉6574人、小盤鄉5617人、盤龍鄉1967人、石槽河鄉1118人。
2001年，撤銷許家廟鎮、桔園鄉合并設立桔園鎮，撤銷石槽河鄉并入盤龍鄉，撤銷黃崗鄉并入二里鎮，撤銷畢家河鄉并入老莊鎮，撤銷高壩鄉并入天明鎮，撤銷小盤鄉并入大盤鄉。調整后，城固縣轄18個鎮、6個鄉：博望鎮、龍頭鎮、沙河營鎮、文川鎮、柳林鎮、老莊鎮、崔家山鎮、桔園鎮、原公鎮、上元觀鎮、天明鎮、二里鎮、五堵鎮、孫坪鎮、雙溪鎮、水磨鎮、小河鎮、寶山鎮、五郎廟鄉、三合鄉、董家營鄉、大盤鄉、鹽井鄉、盤龍鄉。
2010年第六次人口普查，城固縣常住總人口464903人，其中：博望鎮116375人，龍頭鎮26277人，沙河營鎮16224人，文川鎮14660人，柳林鎮16963人，老莊鎮28605人，崔家山鎮18799人，桔園鎮33179人，原公鎮18859人，上元觀鎮29395人，天明鎮18434人，二里鎮17422人，五堵鎮10596人，孫坪鎮7574人，雙溪鎮2890人，水磨鎮3875人，小河鎮4215人，寶山鎮13583人，五郎廟鄉11814人，三合鄉17142人，董家營鄉23704人，大盤鄉6556人，鹽井鄉5249人，盤龍鄉2513人。
2011年，撤銷盤龍鎮并入小河鎮，撤銷水磨鎮并入雙溪鎮，撤銷孫坪鎮并入五堵鎮，撤銷鹽井鄉并入天明鎮，撤銷大盤鄉并入二里鎮，撤銷寶山鎮并入原公鎮，撤銷五郎廟鄉設立五郎廟鎮，撤銷董家營鄉設立董家營鎮，撤銷三合鄉設立三合鎮。調整后，城固縣轄18個鎮：博望鎮、龍頭鎮、沙河營鎮、文川鎮、柳林鎮、老莊鎮、崔家山鎮、桔園鎮、原公鎮、上元觀鎮、天明鎮、二里鎮、五堵鎮、雙溪鎮、小河鎮、三合鎮、董家營鎮、五郎廟鎮。
2012年末，城固縣面積2217.3平方千米，戶籍人口536017人，常住人口46.51萬人。2013年末，城固縣轄18個鎮，共有17個社區、310個行政村，縣政府駐博望鎮。
2015年，撤銷崔家山鎮，并入柳林鎮；撤銷博望鎮，設立博望街道；撤銷五郎廟鎮，設立蓮花街道。撤并78個行政村，保留232個行政村。調整后，全縣轄2個街道、15個鎮。