唐贞观十六年（642年），县境始有县、州建置及治所。现桐梓县蒙山以南属带水县隶于播州，蒙山以北、松坎以南为夜郎县隶于珍州夜郎郡，松坎以北及羊磴、狮溪分属扶欢、荣懿两县范围，隶于溱州。夜郎县治及珍州州治均在今桐梓县夜郎坝。
唐元和二年（807年），废珍州，所属夜郎等县改属溱州，蒙山以南仍属带水县隶于播州。并隶于江南道黔中采访使。
唐大中十三年（859年），南诏攻占播州。收复后，不久又失陷。乾符三年（876年），杨端率乡人八族收复播州，自此播州为杨氏势力范围，桐梓蒙山以南地区遂为杨氏世有。
唐乾宁三年（896年），武泰节度使以其降王建。唐天佑四年（907年），后梁灭唐，是时王建于成都称帝建前蜀，桐梓随之属前蜀，境内建置不变，隶武泰军节度使。
后唐同光三年（925年），后唐灭前蜀，县境乃归后唐。后唐长兴元年（930年），后蜀攻占珍、涪等州，桐梓遂改属后蜀。
宋建隆元年（960年）地方建置：大行政区为路，中级为府（州、监、军），三级为县。乾德三年（965年），原珍州“蛮酋”田景迁以其地内附，赐名珍州仍名夜郎郡，领夜郎等县。开宝元年（968年），改珍州为西高州，仍名夜郎郡，领属不变，隶夔州路。桐梓境内建置不变。
宋庆历八年（1048年），以黔州羁縻南、溱2州隶渝州，溱州仍名溱溪郡，领荣懿、扶欢两县（今桐梓县松坎以北地区）。
宋治平三年（1066年），荣懿、扶欢为“熟夷”割据。熙宁三年（1070年），平“熟夷”，降两县为荣懿、扶欢两砦。
宋熙宁八年（1075年），以南川县（今綦江县）铜佛坝地，置南平军，领隆化、南川县并荣懿、扶欢、开边、通安、安稳、归正5砦及溱州1堡，是时，松坎以北地区属南川县隶南平军。
宋大观二年（1108年），木攀首领赵泰以地内附，别建溱州领溱溪、夜郎两县。播州杨光荣以地内附，诏建播州，领播川、琅川、带水3县。两州均隶夔州路。是时，桐梓地仍一分为三：蒙山以南属播州带水县，蒙山以上松坎以南属溱州夜郎县，松坎以北属溱溪县。宣和二年（1120年），废溱州及溱溪、夜郎两县，改为溱溪砦，隶南平军，溱溪砦治所在松坎。桐梓县境内设夜郎县478年，至此不存。翌年，废播州为城隶于南平军（并废琅川、播川、带水3县），播州城在今桐梓城南3里（马鞍山南侧之旧城坡）。宣和六年（1124年），以播州城为播川县，治所仍为播州城，隶于南平军，蒙山以南属播川县领域。
宋端平三年（1236年），播川县移治白锦堡（不在今桐梓县境内），仍属南平军。嘉熙三年（1239年），复置播州，置安抚使，播川县为州治，仍隶于夔州路南平军。宝祐六年（1258年），复以宣和中所置播川县地为鼎山县，隶于南平军，移治于鼎山城。
宋咸淳九年（1273年），改珍州及所属乐源、绥阳两县隶于播州。鼎山县和溱溪砦仍隶于夔州路南平军。
宋景炎元年，元至元十三年（1276年），元军占重庆，播、思等州降元。翌年，置播州安抚使司，隶于湖广行省。桐梓地遂属元。
元至元十五年（1278年）十二月，从杨邦宪请，以鼎山县仍隶于播州。至元十六年（1279年），元灭南宋，统一全国，地方建制设行中书省，省下为路，置总管府，下为府，府领州，州领县。在西南少数地区，设土司、土官。是年正月，改鼎山县名播川县，仍治鼎山城，隶于播州安抚司。
元至正二十二年（1362年），明玉珍占川蜀地区称帝，建号为夏，思、播等州为其据，桐梓遂属于“明夏”8年之久。
明洪武四年（1371年），“明夏”降明朝。五年，原播州安抚使及同知率地归附明朝，置播州宣慰使司，隶于四川行省，桐梓地属播州宣慰使司。六年，县境置播川驿（今魁岩栈）、桐梓驿（今新站）、松坎驿（今松坎），后增夜郎驿（今夜郎栈）。九年（1376年）改行省为布政使司，桐梓地属于四川布政使司。十五年（1382年），改隶于贵州布政使司。二十七年（1394年）复隶于四川布政使司。
明万历二十三年（1595年）于松坎设安边同知，不久即废。
明洪武元年至万历二十八年（1368-1600年），桐梓境内，因袭元代土司制度，由播州土司宣慰使司分别委土官约分8片治理。
明万历二十九年（1601年），平定杨应龙，改土设流，废播州宣慰使司，分置平越、遵义两军民府。置桐梓县，隶于四川布政使司遵义军民府。首任知县何珩始立县衙署于荣德山东南麓的冬青坪（今县委工作区地段，清代袭用明代县衙旧址）。
崇祯六年（1633年），改四川布政使司为四川省，桐梓隶属仍旧。
清顺治一年至十五年（1644-1658年），桐梓地属明朝残余势力南明政权遵义府。
清康熙六十一年（1722年），改驿道，县境播川、桐梓、松坎、夜郎4驿乃废。
清雍正六年（1728年），桐梓县随遵义府改隶于贵州省。此后未变。
清咸丰四年（1854年）八月，九坝杨龙喜起义，初六日占领桐梓，改桐梓为兴州，重庆提督万福于是年十二月十六日克桐梓，恢复原县名。
民国2年（1913年），废府州建置，桐梓县隶于黔中道。
民国9年（1920年），废黔中道，桐梓县直隶于省。
1949年11月23日，中国人民解放军解放桐梓县城，是月29日，桐梓县人民政府成立。隶于西南行政区（1954年6月19日撤销）贵州省人民政府遵义专员公署（1967年1月改称遵义地区革命委员会，1979年1月改称遵义行政公署，1998年改称遵义市）。
