古系雍州之域，春秋為白翟（狄）地。戰(zhàn)國(guó)魏于今丹州鎮(zhèn)西北云巖河北設(shè)定陽邑，西漢于此設(shè)定陽縣，東漢末縣廢，北魏復(fù)設(shè)；太安二年（456年）于今縣西北增設(shè)臨戎縣，太和八年（484年）又增設(shè)安平縣，十八年增置永寧縣。西魏初撤銷臨戎縣；大統(tǒng)二年（536年）于薛河川（今縣西北）增設(shè)永平縣；三年將永平縣更名為云巖縣，并在義川河流域，今縣東北黃河西岸的郭下村附近，析永寧縣地增設(shè)義川縣，并兼為義川郡治，于三堡鎮(zhèn)（今牛家佃鄉(xiāng)固州）析鄜、延二州地置汾州；九年云巖縣治遷桑樞原；十三年將永寧縣改名為太平縣。西魏時(shí)又于安平縣兼置樂川郡。廢帝三年（554年）因與河?xùn)|汾州同名，改汾州為丹州。
北周改義川郡及義川縣為丹陽郡及丹陽縣，又改安平縣為汾川縣。隋開皇元年（581年）復(fù)名義川縣，三年撤銷丹陽郡、樂川郡，云巖縣治遷樂川郡舊治，十八年更太平縣為咸寧縣；大業(yè)二年（606年）撤銷云巖縣，三年撤銷丹州；義寧元年（617年）復(fù)設(shè)丹陽郡，并將義川縣治遷至州治。唐武德元年（618年）改丹陽郡為丹州，于回城堡壘析義川縣地復(fù)設(shè)云巖縣，永徽二年（651年）丹州、義川縣治遷赤石川（即今縣治），咸亨四年（673年）云巖縣治遷庫(kù)利川（今云巖鎮(zhèn)）。
北宋太平興國(guó)元年（976年）因避趙匡義名諱，改義川縣為宜川縣；三年撤銷咸寧縣。熙寧三年（1070年）撤銷汾川縣；七年降云巖縣為鎮(zhèn)，轄地并入宜川縣。元屬延安路。明、清屬延安府。1914年屬榆林道。1928年直屬陜西省。1935年屬陜西省第三行政督察區(qū)。1939年陜甘寧邊區(qū)曾于境內(nèi)設(shè)紅泉、紅宜二縣，后合并為固臨縣。1948年仍為宜川縣，屬黃龍分區(qū)。1950年5月屬屬延安分區(qū)，10月屬延安專區(qū)。1958年撤銷黃龍縣后部分轄地并入。1961年復(fù)設(shè)黃龍縣后原并入宜川縣轄地劃出后成今境，屬延安專區(qū)。1968年屬延安地區(qū)。1996年屬延安市。
1950年全縣設(shè)城市、丹陽、富云、永康、白水、河清6區(qū)，區(qū)轄35鄉(xiāng)。1952年增設(shè)殿頭區(qū)，原6區(qū)改稱和平區(qū)、交里區(qū)、云巖區(qū)、良子伸區(qū)、壽峰區(qū)、集義區(qū)。1956年3月，黃龍縣觀亭、劉莊2鄉(xiāng)及磚廟梁鄉(xiāng)梨樹窯、樺樹窯、頭過窯、白家原等18個(gè)自然村歸宜川縣；同年，撤和平區(qū)，城關(guān)、程落、茹坪、觀亭4鄉(xiāng)屬縣政府，殿頭區(qū)并入云巖區(qū)。1957年，撤交里區(qū)。
1958年9月，廢區(qū)鄉(xiāng)建公社，全縣設(shè)城關(guān)、交里、英旺、云巖、殿頭、郭下、良子伸、壽峰、鹿川、集義10個(gè)公社；10月，鹿川公社并入壽峰公社；12月，黃龍縣撤銷，石堡、圪臺(tái)街、小寺莊、崾崄、瓦子街、磚廟梁6個(gè)公社并入宜川縣。全縣設(shè)城關(guān)、云巖、殿頭、郭下、良子伸、交里、英旺、集義、壽峰、石堡、崾崄、圪臺(tái)街12個(gè)公社。郭下、良子伸、石堡3個(gè)公社改稱壺口、秋林、黃龍公社，轄地為今宜川縣地及黃龍縣石堡、崾崄、小寺莊、瓦子街、圪臺(tái)街、磚廟梁6鄉(xiāng)（鎮(zhèn)）。
1961年5月，調(diào)整為城關(guān)、英旺、交里、孟長(zhǎng)鎮(zhèn)、云巖、八十畝灘、殿頭、閣樓、壺口、高柏、秋林、甘草、馮家?guī)X、壽峰、薛家坪、鹿川、集義、石臺(tái)寺、圪臺(tái)、磚廟梁、石堡、崾崄、小寺莊23個(gè)公社，6月增設(shè)牛家佃公社；9月恢復(fù)黃龍縣，石堡、圪臺(tái)、磚廟梁、崾崄、小寺莊5個(gè)公社歸黃龍縣。1962年7月，瓦子街、袁垛、任家灣3個(gè)生產(chǎn)大隊(duì)亦歸黃龍縣。
1964年5月，設(shè)城關(guān)鎮(zhèn)。1965年9月，全縣設(shè)城關(guān)鎮(zhèn)，黨灣、英旺、高柏、鹿川、集義、壽峰、云巖、牛家佃、新市河、閣樓、交里、秋林、壺口14個(gè)公社，轄地為今宜川縣地。1982年，城關(guān)鎮(zhèn)改稱丹州鎮(zhèn)。1984年撤公社設(shè)鄉(xiāng)（鎮(zhèn)），云巖、集義公社改為鎮(zhèn)，其余11個(gè)公社均改為鄉(xiāng)，共3鎮(zhèn)11鄉(xiāng)，207個(gè)行政村。1988年，全縣設(shè)丹州、集義、云巖3鎮(zhèn)及英旺、交里、高柏（九郎廟）、秋林、閣樓、壽峰（寺里）、壺口（桑柏村）、鹿川（官莊村）、黨灣、新市河、牛家佃11鄉(xiāng)，共23321戶，99299人。
1996年，宜川縣面積2911平方千米，共28731戶，113562人。轄3個(gè)鎮(zhèn)、11個(gè)鄉(xiāng)：丹州鎮(zhèn)、云巖鎮(zhèn)、集義鎮(zhèn)、牛家佃鄉(xiāng)、英旺鄉(xiāng)、交里鄉(xiāng)、新市河鄉(xiāng)、秋林鄉(xiāng)、黨灣鄉(xiāng)、壽峰鄉(xiāng)、鹿川鄉(xiāng)、高柏鄉(xiāng)、壺口鄉(xiāng)、閣樓鄉(xiāng)。共有6個(gè)居委會(huì)、214個(gè)行政村。縣政府駐丹州鎮(zhèn)。
1998年，秋林鄉(xiāng)改為秋林鎮(zhèn)，閣樓鄉(xiāng)改為閣樓鎮(zhèn)。調(diào)整后，宜川縣轄5個(gè)鎮(zhèn)、9個(gè)鄉(xiāng)。
2000年第五次人口普查，全縣總?cè)丝?11685人，其中：丹州鎮(zhèn)22740人，秋林鎮(zhèn)7956人，云巖鎮(zhèn)12801人，閣樓鎮(zhèn)6492人，集義鎮(zhèn)7983人，黨灣鄉(xiāng)11272人，英旺鄉(xiāng)5671人，交里鄉(xiāng)6347人，牛家佃鄉(xiāng)8970人，新市河鄉(xiāng)6353人，高柏鄉(xiāng)4851人，壺口鄉(xiāng)4673人，鹿川鄉(xiāng)1135人，壽峰鄉(xiāng)4441人。
2001年，撤銷黨灣鄉(xiāng)并入丹州鎮(zhèn)。區(qū)劃調(diào)整后，宜川縣轄5個(gè)鎮(zhèn)、7個(gè)鄉(xiāng)：丹州鎮(zhèn)、秋林鎮(zhèn)、云巖鎮(zhèn)、閣樓鎮(zhèn)、集義鎮(zhèn)、英旺鄉(xiāng)、交里鄉(xiāng)、牛家佃鄉(xiāng)、新市河鄉(xiāng)、高柏鄉(xiāng)、壺口鄉(xiāng)、壽峰鄉(xiāng)。
2011年，撤銷新市河鄉(xiāng)并入云巖鎮(zhèn)，撤銷高柏鄉(xiāng)、壺口鄉(xiāng)合并設(shè)立壺口鎮(zhèn)，撤銷壽峰鄉(xiāng)并入集義鎮(zhèn)。調(diào)整后，宜川縣轄6個(gè)鎮(zhèn)、3個(gè)鄉(xiāng)：丹州鎮(zhèn)、秋林鎮(zhèn)、云巖鎮(zhèn)、閣樓鎮(zhèn)、集義鎮(zhèn)、壺口鎮(zhèn)、英旺鄉(xiāng)、交里鄉(xiāng)、牛家佃鄉(xiāng)。