周為白翟部族地。秦為鄜邑。漢高祖元年（公元206年）始置鄜縣，王莽始建國改名修令縣，東漢初廢。十六國后秦姚萇建初八年（公元388年）在今縣東北增設洛川縣，因境內北洛河得名。《元和郡縣志》：“（洛川縣）以縣界洛川水為名。”后廢。北魏太平真君年間復置。隋開皇三年（583年）縣治再遷進蒙（今舊縣鎮）。大業元年（605年）敷城縣改名鄜城縣，三年遷郡治今富縣富城鎮。

后梁開平三年（909年）改鄜城縣為昭化縣。后唐同光元年（923年）復名鄜城縣，蒙古至元四年（1267年）降為鄜城鎮并入洛川縣。清乾隆三十一年（1766年）洛川縣治遷今址。1914年屬榆林道。1928年直屬省。1948年屬黃龍分區。1950年5月屬延安分區，10月屬延安專區。1968年屬延安地區。1996年屬延安市。

1950年全縣設7區35鄉。1952年改為8區35鄉。1956年3月，吉子現一帶10個自然村歸鄜縣，槐柏區石月、小月、高家原、坪胡、戲廟歸黃龍縣，黃龍縣洪福梁、開府2鄉全部及白家鄉盤曲河、聿津河口和三岔鄉堯提、背坡、上堯科、欄柯山等地，以及黃陵縣北谷、南谷、永樂3鄉共43個自然村歸洛川縣。全縣合并為舊縣、槐柏、青化、土基、石頭、城關6區，伏益、作善、后子頭3個直屬鄉及城關鎮，轄地為今洛川縣地。

1958年9月，全縣改設菩堤、舊縣、城關、楊舒、槐柏、土基、石頭7個公社，12月，鄜縣撤銷，轄地并入洛川縣，原黃龍縣界頭廟、三岔、范家卓子等公社及白天橋一帶歸洛川縣。全縣共設城關、楊舒、槐柏、土基、石頭、舊縣、菩堤、鄜縣、羊泉、張村驛、黑水寺、界頭廟12個公社，轄地為今洛川、富縣2縣地及黃龍縣三岔、界頭廟、范家卓子3鄉。

1960年增設洪福梁公社。1961年9月，鄜縣、黃龍縣建制恢復，該縣西北部歸鄜縣，三岔、界頭廟、范家卓子3個公社歸黃龍縣。全縣轄菩堤、洪福梁、黃章、舊縣、永鄉、高嶺、城關、京兆、楊舒、老廟、槐柏、武石、石泉、土基、秦關、百益、石頭、朱牛18個公社。1962年設后子頭公社。1966年撤高嶺公社。

1984年，撤公社改鄉鎮，全縣設舊縣、鳳棲、老廟、土基4鎮，菩堤、洪福梁、黃章、永鄉、后子頭、京兆、楊舒、槐柏、武石、石泉、秦關、百益、石頭、朱牛14鄉。1988年，全縣共33484戶，159769人。1990年，從京兆、楊舒2鄉劃出地域，設交口河鎮。

1996年，洛川縣面積1804.2平方千米，人口43143戶，186642人。轄5個鎮、14個鄉：鳳棲鎮、舊縣鎮、交口河鎮、老廟鎮、土基鎮、菩堤鄉、黃章鄉、洪福梁鄉、永鄉鄉、后子頭鄉、京兆鄉、楊舒鄉、槐柏鄉、石泉鄉、武石鄉、秦關鄉、百益鄉、石頭鄉、朱牛鄉，共362個行政村、2個居委會。縣政府駐鳳棲鎮。

1998年，石頭鄉改為石頭鎮。調整后，洛川縣轄6個鎮、13個鄉。

2000年第五次人口普查，全縣總人口200573人，其中：鳳棲鎮21060人，舊縣鎮13148人，老廟鎮13422人，土基鎮9537人，交口河鎮10083人，石頭鎮11717人，菩堤鄉6050人，洪福粱鄉2231人，黃章鄉8524人，永鄉鄉13257人，后子頭鄉21115人，京兆鄉6158人，楊舒鄉14824人，槐柏鄉12141人，石泉鄉5494人，武石鄉4476人，秦關鄉9731人，百益鄉7739人，朱牛鄉9866人。

2001年，撤銷洪福梁鄉并入舊縣鎮，撤銷槐柏鄉、武石鄉設立槐柏鎮。區劃調整后，洛川縣轄7個鎮、9個鄉：鳳棲鎮、舊縣鎮、交口河鎮、老廟鎮、土基鎮、石頭鎮、槐柏鎮、菩堤鄉、黃章鄉、永鄉鄉、京兆鄉、楊舒鄉、石泉鄉、秦關鄉、百益鄉、朱牛鄉。

2011年，撤銷石泉鄉并入槐柏鎮，撤銷京兆鄉并入交口河鎮，撤銷百益鄉并入石頭鎮，撤銷秦關鄉并入土基鎮。調整后，洛川縣轄7個鎮、5個鄉：鳳棲鎮、舊縣鎮、交口河鎮、老廟鎮、土基鎮、石頭鎮、槐柏鎮、菩堤鄉、黃章鄉、永鄉鄉、楊舒鄉、朱牛鄉。