秦属北地郡泾阳县地，西汉中期析置安定县，唐至德二年（757）改称保定县。元代改为泾川县，因泾水得名。1913年改泾县，1914年复称泾川县。
1996年，泾川县面积1462平方千米，人口31.8万人。辖辖2镇16乡：城关镇、玉都镇、汭丰乡、梁河乡、黑河乡、党原乡、合道乡、王村乡、丰台乡、红河乡、荔堡乡、罗汉洞乡、泾明乡、太平乡、黄家铺乡、高平乡、飞云乡、窑店乡。2000年，泾川县辖4个镇、14个乡。县政府驻城关镇。
2000年第五次人口普查，泾川县常住总人口306267人，其中，城关镇45983人，玉都镇24785人，高平镇17706人，荔堡镇30091人，梁河乡6453人，黑河乡4550人，内丰乡8421人，王村乡24788人，罗汉洞乡16353人，泾明乡12494人，红河乡7943人，窑店乡15000人，飞云乡16783人，太平乡9658人，黄家铺乡8660人，丰台乡23863人，党原乡16155人，合道乡14386人，张老寺虚拟乡2195人。
2003年12月8日，甘肃省民政厅《关于平凉市乡镇行政区划调整的批复》（甘民区复字[2003]49号），以及平政发[2003]180号文件：泾川县撤销合道乡，将该乡并入党原乡；撤销梁河乡、黄家铺乡，将梁河乡和黄家铺乡并入高平镇；撤销黑河乡，将该乡并入太平乡。
2008年末，全县辖6个镇、8个乡：城关镇、玉都镇、高平镇、荔堡镇、王村镇、窑店镇、汭丰乡、罗汉洞乡、泾明乡、红河乡、飞云乡、太平乡、丰台乡、党原乡，共有215个行政村，1466个村民小组。农业人口7.26万户31.27万人。
2010年第六次人口普查，泾川县常住总人口281145人，其中，街道办事处31349人，城关镇22735人，玉都镇20369人，高平镇28882人，荔堡镇25179人，王村镇22694人，窑店镇13447人，汭丰乡7322人，罗汉洞乡10865人，泾明乡8959人，红河乡6021人，飞云乡12768人，太平乡13610人，丰台乡22118人，党原乡28219人，温泉经济开发区4831人，张老寺农场1777人。
2015年，省民政厅（甘民复〔2015〕49号）批复同意撤销党原乡、丰台乡、飞云乡，设立党原镇、丰台镇、飞云镇。