元置广元路。取扩充元朝疆土之意。一说以土地广大为名，取广为阔，“元”为大之意。一说元初用兵四川，而取“广找元路”之意。春秋在今昭化镇筑苴侯邑，名葭萌。先秦置葭萌县。东汉末改置汉寿县。西晋改置晋寿县。东晋置晋寿郡，改晋寿县为益昌县，分其东北置兴安县，治今广元。南齐分置东晋寿郡。北魏置西益州。西魏改置利州。北周置利州总管府。元改置广元路。明初先后降广元路为广元府、州、县。
1949年后仍为广元县。1985年，撤销广元县，设立地级广元市和市中区；将原绵阳地区的青川、旺苍2县划归广元市管辖；将南充地区的苍溪县划归广元市管辖。1989年设立元坝区，区政府驻地元坝镇；设立朝天区，区政府驻地朝天镇。
2000年第五次人口普查，广元市常住总人口3063291人，其中：市中区467532人、元坝区234541人、朝天区202984人、旺苍县459119人、青川县253416人、剑阁县667978人、苍溪县777721人。2004年，全市辖3个街道、93个镇、161个乡、2个民族乡。
2005年11月31日，四川省人民政府（川府民政[2005]号）批准同意将青川县洞水乡划归广元市市中区管辖；广元市市中区撤销洞水乡建制，将原洞水乡所属行政区域并入金洞乡，金洞乡人民政府驻地由洛阳村迁至龙洞村。
2007年3月13日，《四川省人民政府关于广元市市中区更名为利州区的批复》（川府函[2007]44号）：经国务院批准，同意将广元市市中区更名为利州区。
2008年末，根据广元市政府办公室第55期《常务会议纪要》精神，将利州区盘龙工业园区三个行政村14个组（仕农村1、4、5、6、7组，协和村1、2、3、4、5组，勤劳村1、2、3、4组）成建制移交开发区管理。2009年1月7日，四川省人民政府（川府民政[2009]1号）同意广元市利州区与元坝区部分行政区划调整，即将利州区荣山镇权坝村的7、8、9三个村民小组所属行政区域划归元坝区元坝镇管辖。
2010年第六次人口普查，广元市常住总人口2484122人，其中：利州区516424人，元坝区168489人，朝天区174333人，旺苍县385787人，青川县222253人，剑阁县457656人，苍溪县559180人。
2013年4月1日，《四川省人民政府关于同意广元市元坝区更名为昭化区的批复》（川府函[2013]100号）：经国务院批准，同意将广元市元坝区更名为昭化区。