西漢設船司空縣，東漢末因黃河南瀉，先名沖關，后因關西一里有潼水而改名潼關。據《水經注》：“河在關門南流，潼激關山，因謂之潼關。”《元和郡縣志》：“關西一里有潼水，因以名關”。唐為華陰縣地，天授二年（691年）于關口（今縣西北）析華陰縣地設潼津縣，長安中復廢入華陰縣。直至明代，屬縣隨華陰縣轄地變更。明洪武七年（1374年）在今港口鎮設潼關守御千戶所，九年改潼關衛。

清雍正四年（1726年）復析華陰縣東部地于潼關（今港口鎮）設潼關縣，屬華州，十三年改屬同州府；乾隆十二年（1747年）改為潼關廳。1913年廢廳復設潼關縣。1914年屬關中道。1928年直屬省。1950年屬渭南專區。1956年屬省。1958年并入渭南縣。1961年分出復設，縣駐地由老潼關（今港口鎮）移至吳村（今城關鎮）。1969年屬渭南地區。1994年屬渭南市。

1949年5月解放后，廢保甲制度，全縣設7區36鄉。1951年5月設一、二、三、四、五區，共轄34個鄉。1955年11月撤區并鄉，設吊橋、南頭、吳村、安樂、李家村、太要、代字營、南營、十里鋪9鄉和城關鎮，鄉轄若干初級社。到1956年，鄉轄72個高級社，鎮轄5個居民區。1957年因建三門峽水庫，庫區的古槐、先進、公聯等社農民外遷，社撤，加之其它原因，全縣剩58個高級社。1958年，轄城關鎮和紅旗、東風、秦嶺（不久并入超英）、超英、衛星、東方紅6個公社，將58個高級社改為58個生產大隊，分屬各公社。

1958年12月，潼關縣并入渭南縣后，設潼關公社，原1鎮5社改設城關、高橋、吳村、安樂、李家村、太要、代字營、南頭8個管理區，轄76個生產大隊和5個居民區。1961年8月，潼關縣建制恢復后，調整為城關鎮和吳村、安樂、港口、南頭、代字營、太要、李家村7個公社，下轄12個居委會、81個生產大隊，492個生產隊。1983年調整為82個生產大隊。

1984年廢社設鄉：全縣轄城關鎮、太要鎮、港口鎮、吳村鄉、安樂鄉、高橋鄉、南頭鄉、代字營鄉、李家村鄉，15個居（家）委會、82個村委會，512個村民小組，其中城關鎮轄11個居（家）委會。

1988年，撤銷李家村鄉設立桐峪鎮。1990年，全縣轄城關、港口、太要、桐峪4鎮和高橋、吳村、安樂、代字營、南頭5鄉，9個居委會、82個行政村。

1996年，潼關縣面積526平方千米，人口約13.8萬人。轄4個鎮、5個鄉：城關鎮、太要鎮、桐峪鎮、港口鎮、城郊鄉、安樂鄉、高橋鄉、代字營鄉、南頭鄉。縣政府駐城關鎮。

2000年第五次人口普查，潼關縣常住總人口147833人，其中（5個鎮、5個鄉）：城關鎮25863人，港口鎮10917人，太要鎮25261人，桐峪鎮17606人，秦東鎮6083人，城郊鄉12411人，安樂鄉12105人，高橋鄉13601人，南頭鄉11694人，代字營鄉12292人。

2002年1月，撤銷城郊鄉并入城關鎮，撤銷港口鎮并入秦東鎮。調整后，潼關縣轄4個鎮、4個鄉：城關鎮、秦東鎮、太要鎮、桐峪鎮、安樂鄉、高橋鄉、南頭鄉、代字營鄉。

2009年，撤銷代字營鄉設立代字營鄉（8月6日正式實施）。

2010年第六次人口普查，潼關縣常住總人口155463人，其中：城關鎮49802人，秦東鎮17866人，太要鎮25632人，桐峪鎮12628人，代字營鎮11574人，安樂鄉10919人，高橋鄉14662人，南頭鄉12380人。

2011年，撤銷高橋鄉并入秦東鎮和城關鎮，撤銷南頭鄉并入代子營鎮。調整后，潼關縣轄5個鎮、1個鄉：城關鎮、秦東鎮、太要鎮、桐峪鎮、代字營鎮、安樂鄉。2012年末，潼關縣面積428.6平方千米，戶籍人口165332人，常住人口15.66萬人。

2013年8月30日，正式撤銷安樂鄉，設立安樂鎮。2013年末，潼關縣轄6個鎮：桐峪鎮、太要鎮、城關鎮、秦東鎮、代字營鎮、安樂鎮，共有14個社區、78個行政村，縣政府駐城關鎮。

2015年，撤銷安樂鎮、城關鎮，合并設立城關街道。將全縣原有93個村（社區）調整為18個行政村、10個社區。其中，太要鎮將12個行政村（社區）調整為2個行政村、2個社區，桐峪鎮將11個行政村調整為2個行政村、2個社區，秦東鎮將17個行政村調整為3個行政村、1個社區。