商代的云阳氏在今淳化县北建妘氏国。那时的“国”指区域，如同一方。
西周，云阳地属豳国。春秋初期，云阳为秦踞有，战国时期，秦设云阳邑。“邑”当时是行政区域单位，相当县。
秦孝公十二年（前350），秦国自栎阳邑（今陕西临潼东北武屯镇）徙都咸阳，置三十一县，云阳县为其中之一，这是淳化历史上最早的设县。
西汉继秦建云阳县，秦汉两朝的云阳县城，就是今铁王镇凉武帝村一带遗存的甘泉宫故城。
三国魏明帝时，司马宣王（司马懿）辅政，取消云阳县，在云阳县旧地设抚夷护军（执掌中央军队的重要军事长官），司马宣王为护军将军。西晋元康元年（291），赵王司马伦取消护军，故“云阳县”归在池阳（今泾阳）县管辖。
北魏孝文帝太和十一年（487），在今泾阳县云阳镇（古称水冲城）另立云阳县。
三代、战国的云阳邑、秦汉的云阳县，名称源自县北有云蒙山（甘泉山），县置在山南（阳），因有云阳之称。
北宋淳化四年（993），于梨园镇（今淳化县城）建县，修复唐代梨园旧城为县城，以淳化年号为县名。淳化县署初在县城北门内路西，堂名吏隐堂。
明洪武初年，知县楚桓移县署于南，即今淳化县人民政府及公安局一带。
清顺治元年（1644），淳化县直隶陕西布政使司。雍正三年（1725）改属邠州直隶州。
民国初（1911～1912），淳华县属秦陇复汉军政府和中华民国秦省军政府；民国2年（1913）属陕西道；民国3年（1914）属关中道；22年（1933）直属陕西省；25年（1936）属第七行政督察区；33年（1944）改属第二行政督察区；36年（1947）改属第七行政督察区；38年（1949）3月改属邠州府，后属邠州专员公署。
1933年4月～1934年2月，淳化县北部苏区，属陕甘边区照金根据地；1934年2月～1935年10月，分东西2区，西区谓赤水（既体现红色政权之意，又含三水部分境域而名），东区称淳耀（是为淳化、耀县两县地之合而名）。隶陕甘边南区革命委员会。
1949年2月24日全县县城解放，赤水县改为淳化县，属陕甘宁边区三原分区辖。建国后1950年5月改属咸阳专区所辖，是年改属宝鸡专区，1957年复属咸阳专区；翌年12月并入三原县，原辖地划编为官庄、十里塬、方里、淳化4个公社；1961年9月复为淳化县，属咸阳专区（1970年6月改称咸阳地区）；1983年10月撤咸阳地区成立地级咸阳市，淳化县为其辖。
