夏商為雍州地。西周為矢國地。東周為秦國地。秦為汧縣（治在今隴縣）地。西漢高祖二年（公元前205年）六月分汧縣置隃麋縣，以城東周代名澤定名，故城在今千川村。王莽新朝（公元8年）改隃麋縣為扶亭縣。東漢初改渝麇縣。晉初渝麇縣并入汧縣。

北魏孝昌二年（526年）分汧縣所屬原隃麋縣地，于長蛇川置長蛇縣（縣治在今寶雞香泉鎮）。北周天和五年（570年）分長蛇縣原隃麋縣東部地置汧陽縣，治所初在西魏時的馬牢城（今千陽暉川河灘）。據《太平寰宇記》：“以在汧山之陽為名。”明嘉靖二十七年（1548），將麟游縣雪白里（今高崖、普社兩鄉地）劃歸汧陽縣。

1957年8月24日，將麟游縣后坡溝村6戶180畝土地劃屬汧陽縣。1958年12月撤銷汧陽縣建置，屬地歸并隴縣【國務院11月21日決定，陜西省人民委員會12月1日通知】。1961年9月10日復置汧陽縣。1964年10月簡化為千陽縣。1969年屬寶雞地區。1971年屬寶雞市。

1996年，千陽縣面積996.5平方千米，人口約12.5萬人。轄1鎮13鄉：城關鎮、崔家頭鄉、沙家坳鄉、南寨鄉、紅峰鄉、文家坡鄉、張家塬鄉、柿溝鄉、水溝鄉、寇家河鄉、草碧鄉、上店鄉、高崖鄉、普社鄉。縣政府駐城關鎮。

1997年，崔家頭鄉改為崔家頭鎮，南寨鄉改為南寨鎮，張家塬鄉改為張家塬鎮，水溝鄉改為水溝鎮，草碧鄉改為草碧鎮。調整后，全縣轄6個鎮、8個鄉。

2000年第五次人口普查，千陽縣常住總人口121532人，其中：城關鎮24120人，崔家頭鎮8119人，南寨鎮20155人，張家塬鎮11488人，水溝鎮9315人，草碧鎮5517人，紅峰鄉3466人，沙家坳鄉4450人，文家坡鄉9772人，柿溝鄉9474人，寇家河鄉8838人，上店鄉1904人，普社鄉3016人，高崖鄉1898人。

2001年，撤銷紅峰鄉并入城關鎮，撤銷上店鄉并入草碧鎮，撤銷普社鄉并入高崖鄉。

2009年末，千陽縣人口132055人，其中非農業人口17433人。轄6個鎮、5個鄉：城關鎮、崔家頭鎮、南寨鎮、張家塬鎮、水溝鎮、草碧鎮、沙家坳鄉、文家坡鄉、柿溝鄉、寇家河鄉、高崖鄉。共有2個社區、98個行政村。

2010年第六次人口普查，千陽縣常住總人口123959人，其中：城關鎮35511人，崔家頭鎮8020人，南寨鎮20234人，張家塬鎮8898人，水溝鎮9220人，草碧鎮5938人，沙家坳鄉4402人，文家坡鄉8190人，柿溝鄉9084人，寇家河鄉10436人，高崖鄉4026人。

2011年，撤銷沙家坳鄉并入南寨鎮，撤銷寇家河鄉并入草碧鎮，撤銷文家坡鄉劃歸張家塬鎮和城關鎮，撤銷柿溝鄉設立柿溝鎮，撤銷高崖鄉設立高崖鎮。調整后，千陽縣轄8個鎮：城關鎮、崔家頭鎮、南寨鎮、張家塬鎮、水溝鎮、草碧鎮、柿溝鎮、高崖鎮。

2012年末，千陽縣面積998.6平方千米，戶籍人口133507人，常住人口12.46萬人。2013年末，千陽縣轄8個鎮，共有2個社區、98個行政村，縣政府駐城關鎮。

2015年，撤銷柿溝鎮，并入水溝鎮。調整后，千陽縣轄7個鎮。