夏、商時為雍州陳國。周文王母弟虢仲在此封地西虢。秦武公（公元前687年）設虢縣，秦孝公（公元前361年）設陳倉縣。北周廢陳倉并于洛邑，隋復置陳倉。唐至德二年（公元757年）因聞陳倉山有“石雞啼鳴”之祥瑞，改稱寶雞縣。1950年7月寶雞縣政府移至虢鎮，1958年并入寶雞市，1961年復設寶雞縣，1971年10月屬寶雞市。2003年3月1日，國務院批準（國函[2003]35號）：撤銷寶雞縣，設立寶雞市陳倉區，區政府駐虢鎮。
1996年，寶雞縣面積3019平方千米，人口70.2萬人。轄7個鎮、29個鄉：虢鎮鎮、天王鎮、賈村鎮、縣功鎮、坪頭鎮、拓石鎮、陽平鎮、千河鄉、周原鄉、慕儀鄉、楊家溝鄉、蜀倉鄉、釣渭鄉、潘溪鄉、清溪鄉、八魚鄉、石羊廟鄉、蟠龍鄉、橋鎮鄉、金河鄉、陵原鄉、硤石鄉、六川河鄉、上王鄉、雙白楊鄉、新街鄉、香泉鄉、赤沙鄉、通洞鄉、鳳閣嶺鄉、胡店鄉、新民鄉、顏家河鄉、固川鄉、晁峪鄉、甘峪鄉。縣政府駐虢鎮。
1997年，八魚鄉改為八魚鎮，千河鄉改為千河鎮，橋鎮鄉改為橋鎮，話溪鄉改為蹯溪鎮，新街鄉改為新街鎮，香泉鄉改為香泉鎮，蟠龍鄉改為蟠龍鎮，慕儀鄉改為慕儀鎮，鳳閣嶺鄉改為鳳閣嶺鎮，周原鄉改為周原鎮。1998年，赤沙鄉改為赤沙鎮。調整后，全縣轄18個鎮、18個鄉。
2000年第五次人口普查，全縣總人口729126人，其中：虢鎮鎮104268人、陽平鎮43352人、千河鎮23955人、潘溪鎮23364人、天王鎮33077人、八魚鎮22675人、慕儀鎮36391人、周原鎮42101人、蟠龍鎮38623人、賈村鎮26327人、橋鎮鎮26313人、縣功鎮21785人、新街鎮15809人、坪頭鎮11388人、香泉鎮12294人、赤沙鎮14184人、拓石鎮6875人、鳳閣嶺鎮12353人、楊家溝鄉20716人、石羊廟鄉19305人、清溪鄉21450人、釣渭鄉21231人、蜀倉鄉18640人、陵原鄉14246人、金河鄉16867人、雙白楊鄉9182人、上王鄉14350人、硤石鄉10212人、甘峪鄉4788人、六川河鄉10393人、固川鄉4922人、晁峪鄉5431人、顏家河鄉3727人、通洞鄉7052人、胡店鄉6783人、新民鄉4697人。
2001年，撤銷楊家溝鄉并入虢鎮，撤銷石羊廟鄉并入千河鎮，撤銷清溪鄉并入蹯溪鎮，撤銷上王鄉、上白楊鄉并入縣功鎮，新民鄉撤銷并入坪頭鎮，撤銷通洞鄉并入拓石鎮，撤銷固川鄉、甘峪鄉并入晁峪鄉，撤銷六川河鄉并入硤石鄉，撤銷顏家河鄉并入胡店鄉，釣渭鄉、蜀倉鄉合并為釣渭鎮。調整后，全縣轄19個鎮、5個鄉：虢鎮鎮、陽平鎮、千河鎮、磻溪鎮、天王鎮、八魚鎮、慕儀鎮、周原鎮、蟠龍鎮、賈村鎮、橋鎮鎮、縣功鎮、新街鎮、坪頭鎮、香泉鎮、赤沙鎮、拓石鎮、鳳閣嶺鎮、釣渭鎮、陵原鄉、金河鄉、硤石鄉、晁峪鄉、胡店鄉。
2003年，將原寶雞縣的胡店鄉、虢鎮、天王鎮、拓石鎮、坪頭鎮、賈村鎮、縣功鎮、陽平鎮、橋鎮、千河鎮、周原鎮、香泉鎮、鳳閣嶺鎮、幕儀鎮、新街鎮、磻溪鎮、赤沙鎮、釣渭鎮劃歸陳倉區管轄，金河鄉、陵原鄉、硤石鄉、蟠龍鎮劃歸金臺區管轄，晁峪鄉、八魚鎮劃歸渭濱區管轄。
2005年10月14日，經寶雞市委、市政府決定，在保持陳倉區西部山區行政區劃不變的情況下，成立市西部山區工作委員會和西部山區建設委員會（正縣級建制），全面負責西山8鄉鎮（縣功鎮、新街鎮、坪頭鎮、香泉鎮、赤沙鎮、拓石鎮、鳳閣嶺鎮、胡店鄉）經濟社會發展；11月10日，西山工委和建委在陳倉區坪頭鎮掛牌成立。
2005年底，全區總面積2517平方千米，總人口59.05萬人，其中農業人口50.07萬人，轄轄17個鎮、1個鄉：虢鎮、陽平鎮、千河鎮、磻溪鎮、天王鎮、幕儀鎮、周原鎮、賈村鎮、橋鎮、縣功鎮、新街鎮、坪頭鎮、香泉鎮、赤沙鎮、拓石鎮、鳳閣嶺鎮、釣渭鎮、胡店鄉，共有338個行政村、2235個村民小組。其中，西部山區8鄉鎮共有136個村、13.6萬人，面積1584平方千米（一說1652平方千米）。
2011年，撤銷橋鎮鎮，并入賈村鎮；撤銷胡店鄉，劃歸拓石鎮和坪頭鎮；撤銷虢鎮鎮，在其轄區內設立虢鎮、東關、千渭3個街道。7月3日，陳倉區政府《關于撤銷虢鎮建制設立虢鎮、東關、千渭街道辦事處的批復》（寶陳政發[2011]24號）：經省、市政府批準，同意撤銷虢鎮，在原虢鎮轄區內設立三個街道辦事處，管轄范圍為：1、設立虢鎮街道辦事處，辦事處駐地在陳倉區南環路中段。轄東堡、南堡、西堡、北堡、高家塄5個行政村，東街、中街、西街3個社區居民委員會，總面積14平方公里。2、設立東關街道辦事處，辦事處駐地在雙碌碡村。轄鞏家泉、魯家莊、天官廟、洪塬、大王、南陽、雙碌碡、東高泉、西高泉、太公廟、五一、西秦、土橋、賈家崖14個行政村，總面積24平方公里。3、設立千渭街道辦事處，辦事處駐地在陳倉大道區段。轄光芒、大眾、水蓮寨、屈家、李家崖5個行政村，道南、道北、寶雞酒精廠、群力無線電器材廠、北方動力、雙鷗、廠區街道7個社區居民委員會，總面積14平方公里。行政區劃調整后，其行政區域界線的管理，按照有關規定和程序辦理。8月4日，虢鎮、東關、千渭3個街道辦事處正式掛牌成立。
陳倉區現轄3個街道、15個鎮：虢鎮街道、東關街道、千渭街道、陽平鎮、千河鎮、磻溪鎮、天王鎮、幕儀鎮、周原鎮、賈村鎮、縣功鎮、新街鎮、坪頭鎮、香泉鎮、赤沙鎮、拓石鎮、鳳閣嶺鎮、釣渭鎮。