西汉元封二年（前109）置俞元县，属益州郡。
三国蜀汉属益州建宁郡。
西晋至南朝梁属宁州兴古郡。
北朝周属南宁州。
隋属南宁州总管府。
唐贞观八年（634）置绛县，属剑南道姚州属黎州；南诏时称量水州；唐宪宗上元元年（760），南诏向东兼并黎州等地后，河阳郡属下有江川县，属拓东节度。江川县之名始于此。
宋大理国时属步雄部，隶善阐府。
元宪宗六年（1256），改为步雄千户所（江川千户），属罗伽万户府；元至元十三年（1276）设江川州，领双龙县；至元二十年（1283），双龙县并入江川州，改江川州为江川县，属澂江路。
明为江川县，属澄江府。崇祯七年（1634），县治由古城（今龙街镇）迁至江川驿（今江城镇）。
清初沿明制，为江川县，属澂江府。雍正八年（1730）七月，澂江府属迤东道。
民国元年（1912）至民国二十四年（1935），江川县以下设十乡：荣富、古城、甸头、牛摩、西山、海西、上双龙、普妙、下双龙、九寨乡。
民国三十七年（1948），江川县属云南省第三行政督察区（驻弥勒县）。
1950年，江川县属玉溪专区。
1950年9月，将华宁县宁海、维新两镇共149平方公里划归江川县；同年10月，县治从江城迁大街。
1954年2月，原属江川县的禄充乡、立昌乡等11个自然村，85平方公里面积划入澂江县管理。
1956年1月，将华宁县雄关、麦冲、上坝、中坝4乡共161平方公里划归江川县。
1958年1月，江川县划出关岭、干海、新寨3个乡入晋宁县。
1960年9月13日，国务院全体会议第103次会议通过：撤销江川县，将原江川县的行政区域并归玉溪县（1958年10月1日撤并）。
1962年3月27日，国务院全体会议第115次会议决定：恢复江川县，以合并于玉溪县的原江川县行政区域为江川县的行政区域（1961年11月）。
1970年属玉溪地区。
1997年属玉溪市。
2015年12月3日，国务院（国函[2015]208号）批复同意撤销江川县，设立玉溪市江川区，以原江川县的行政区域为江川区的行政区域，江川区人民政府驻大街街道宁海路34号。
