秦、漢時(shí)為高奴縣地。西魏設(shè)安民縣，又析安民縣地在西部今文安驛置文安縣及文安郡。隋開皇三年（583年）文安縣改名延川縣，以境內(nèi)吐延水（今清澗河）為名；安民縣改名吉萬縣，大業(yè)元年（605年）廢入上縣。據(jù)《元和郡縣志》：“取吐延川（即縣東秀延水）為名”。

唐武德二年（619年）在東部復(fù)設(shè)安民縣并析延川縣地增設(shè)修文、桑原二縣，在西部析延川縣地增設(shè)義門縣，后廢入延川、延水二縣。北宋熙寧八年（1075年）延水縣降為鎮(zhèn)，轄地并入延川縣，屬延州，元祐四年（1089年）后屬延安府。元屬延安路。明、清屬延安府。1914年屬榆林道。1928年直屬省。

1935年6月工農(nóng)紅軍進(jìn)入后，曾設(shè)赤光、延水兩縣，1937年撤銷并入延川縣。1950年5月屬綏德分區(qū)。1956年10月改屬延安專區(qū)。1958年12月撤銷延川縣，轄地并入延長(zhǎng)縣。1961年9月以原轄區(qū)復(fù)設(shè)延川縣，屬延安專區(qū)。1968年屬延安地區(qū)。1996年屬延安市。

1950年5月，全縣設(shè)永坪、永勝、禹居、城市、延水、永遠(yuǎn)6區(qū)，永坪區(qū)轄賀家崖、賀家渠、永坪、石油溝、岔口5鄉(xiāng)。永勝區(qū)轄寺村、田家川、賈家坪、太相寺、大張5鄉(xiāng)。禹居區(qū)轄唐家村、馬家灣、文安驛、馱家岔、劉坪店5鄉(xiāng)。城市區(qū)轄賀家灣、高家屹臺(tái)、城關(guān)、馬家溝、滑河5鄉(xiāng)。延水區(qū)轄眼岔寺、玉龍河、寺河、郭家崾崄、延水關(guān)5鄉(xiāng)。永遠(yuǎn)區(qū)轄楊家圪臺(tái)、閣連、嶺上、土崗、阿占5鄉(xiāng)。

1952年6月，永遠(yuǎn)區(qū)（六區(qū)）分為2個(gè)區(qū)，稱六區(qū)、七區(qū)。1953年5月，全縣轄7區(qū)40鄉(xiāng)。1961年，全縣設(shè)城關(guān)、永坪、馬家河、南河、稍道河、土崗、拓家川、張家河、眼岔寺、文安驛、禹居、官莊、賀家灣、賈家坪、馮家坪15個(gè)公社。1964年增設(shè)永坪鎮(zhèn)。1973年，永坪鎮(zhèn)、永坪公社合并。1984年4月，設(shè)15個(gè)公社，345個(gè)生產(chǎn)大隊(duì)，974個(gè)生產(chǎn)隊(duì)。

1984年5月，15個(gè)公社改為15個(gè)鄉(xiāng)；8月，城關(guān)、永平、張家河、文安驛鄉(xiāng)改為鎮(zhèn)建置，改城關(guān)鄉(xiāng)為延川鎮(zhèn)，增置高家屯鄉(xiāng)；9月，拓家川鄉(xiāng)更名為楊家圪臺(tái)鄉(xiāng)，增置黑龍關(guān)鄉(xiāng)；12月，張家河鎮(zhèn)更名為延水關(guān)鎮(zhèn)。全縣設(shè)延川、永坪、文安驛、延水關(guān)4鎮(zhèn)及黑龍關(guān)（縣城）、土崗、賀家灣、稍道河、南河（曹家圪）、馬家河、馮家坪、眼岔寺、禹居、楊家圪臺(tái)、賈家坪、關(guān)莊、高家屯（永坪）13鄉(xiāng)。1988年全縣共31351戶，134225人。

1996年，延川縣面積1941平方千米，人口40477戶，164465人人。轄4鎮(zhèn)13鄉(xiāng)：延川鎮(zhèn)、永坪鎮(zhèn)、文安驛鎮(zhèn)、延水關(guān)鎮(zhèn)、高家屯鄉(xiāng)、馮家坪鄉(xiāng)、賈家坪鄉(xiāng)、關(guān)莊鄉(xiāng)、禹居鄉(xiāng)、賀家灣鄉(xiāng)、眼岔寺鄉(xiāng)、南河鄉(xiāng)、馬家河鄉(xiāng)、楊家圪臺(tái)鄉(xiāng)、稍道河鄉(xiāng)、土崗鄉(xiāng)、黑龍關(guān)鄉(xiāng)，共有345個(gè)行政村、5個(gè)居委會(huì)。縣政府駐延川鎮(zhèn)。

1998年，楊家圪臺(tái)鄉(xiāng)改為楊家圪臺(tái)鎮(zhèn)，賈家坪鄉(xiāng)改為賈家坪鎮(zhèn)，禹居鄉(xiāng)改為禹居鎮(zhèn)，關(guān)莊鄉(xiāng)改為關(guān)莊鎮(zhèn)。調(diào)整后，延川縣轄8個(gè)鎮(zhèn)、9個(gè)鄉(xiāng)。

2000年第五次人口普查，全縣總?cè)丝?64902人，其中：延川鎮(zhèn)26858人，永坪鎮(zhèn)26634人，延水關(guān)鎮(zhèn)10660人，文安驛鎮(zhèn)5474人，楊家圪臺(tái)鎮(zhèn)5550人，賈家坪鎮(zhèn)9800人，禹居鎮(zhèn)9529人，關(guān)莊鎮(zhèn)10440人，高家屯鄉(xiāng)11980人，馮家坪鄉(xiāng)6256人，賀家灣鄉(xiāng)6194人，黑龍關(guān)鄉(xiāng)5892人，南河鄉(xiāng)3122人，馬家河鄉(xiāng)7257人，眼岔寺鄉(xiāng)7433人，稍道河鄉(xiāng)6369人，土崗鄉(xiāng)5454人。

2001年，撤銷黑龍關(guān)鄉(xiāng)并入延川鎮(zhèn)，撤銷稍道河鄉(xiāng)并入楊家圪臺(tái)鎮(zhèn)，撤銷南河鄉(xiāng)并入馬家河鄉(xiāng)。區(qū)劃調(diào)整后，延川縣轄8個(gè)鎮(zhèn)、6個(gè)鄉(xiāng)：延川鎮(zhèn)、永坪鎮(zhèn)、延水關(guān)鎮(zhèn)、文安驛鎮(zhèn)、楊家圪臺(tái)鎮(zhèn)、賈家坪鎮(zhèn)、禹居鎮(zhèn)、關(guān)莊鎮(zhèn)、高家屯鄉(xiāng)、馮家坪鄉(xiāng)、賀家灣鄉(xiāng)、馬家河鄉(xiāng)、眼岔寺鄉(xiāng)、土崗鄉(xiāng)。（346個(gè)行政村）

2011年，撤銷馮家坪鄉(xiāng)、高家屯鄉(xiāng)并入永坪鎮(zhèn)，撤銷賀家灣鄉(xiāng)、眼岔寺鄉(xiāng)并入延川鎮(zhèn)。調(diào)整后，延川縣轄8個(gè)鎮(zhèn)、2個(gè)鄉(xiāng)：延川鎮(zhèn)、永坪鎮(zhèn)、延水關(guān)鎮(zhèn)、文安驛鎮(zhèn)、楊家圪臺(tái)鎮(zhèn)、賈家坪鎮(zhèn)、禹居鎮(zhèn)、關(guān)莊鎮(zhèn)、馬家河鄉(xiāng)、土崗鄉(xiāng)。