古骆国地。汉武帝太初元年（公元前104）于今终南镇置盩厔县。县因山环水复而得名。据《元和郡县志》：“（盩厔县）山曲曰盩，水曲曰厔”。属右扶风。东汉省，西晋复置，寻废。北魏又置，太平真君七年（446年）武功县并入，属扶风郡。北周分盩厔西部地于仓谷水旁（今竹峪乡仓峪村附近）置仓城县，于今骆峪乡暖泉村附近设温汤县；天和二年（567年）盩厔县移治今户县西北35里，并侨置恒州，不久废。建德三年（574年）盩厔县移治今址，并置周南郡，省仓城、温汤二县入。不久郡废。
唐武德二年（619年）在今终南镇复设终南县，贞观八年（634年）废品废入盩厔县；天宝元年（742年）盩厔县更名宜寿县，至德二年（757年）复原名。北宋大观元年（1107年）于旧址复置终南县，属京兆府；盩厔县仍属凤翔府。金贞祐四年（1216年）设恒州治于盩厔县，元初州废。蒙古至元元年（1264年）降终南为镇入盩厔县。清道光五年（1825年）析盩厔、洋县二县于佛爷坪（今厚畛子乡老县城）设佛坪厅，属汉中府，盩厔仍属西安府。
1913年罢厅设佛坪县，属汉中道；盩厔县属关中道。1925年佛坪县移治袁家庄（即今佛坪县城）。1928年直属省。1949年属咸阳分区。1950年属咸阳专区。1952年属宝鸡专区。1965年直属省。1958年郿县并入盩厔县。1960年属咸阳市。1961年郿县原区域析出重设，属咸阳专区。1964年改盩厔县为周至县。1969年属咸阳地区。1983年属西安市。
1996年，周至县面积2974平方千米，人口60.1万人。辖8镇21乡：二曲镇、哑柏镇、终南镇、楼观镇、尚村镇、马召镇、广济镇、集贤镇、侯家村乡、四屯乡、辛家寨乡、翠峰乡、竹峪乡、青化乡、富仁乡、司竹乡、九峰乡、就峪乡、陈河乡、甘峪湾乡、骆峪乡、九焰乡、耿峪乡、厚畛子乡、安家岐乡、板房子乡、双庙子乡、 小王涧乡、沙梁子乡。县政府驻二曲镇。
2000年第五次人口普查，周至县常住总人口597153人，其中：二曲镇57995人、哑柏镇47436人、终南镇59543人、马召镇36260人、集贤镇28004人、楼观镇46237人、尚村镇49869人、广济镇35572人、四屯乡21233人、候家村乡21008人、竹峪乡21691人、青化乡23859人、翠峰乡25144人、九峰乡29147人、富仁乡21364人、司竹乡25447人、辛家寨乡20843人、骆峪乡6904人、陈河乡2583人、甘峪湾乡1140人、就峪乡4496人、九焰乡1747人、耿峪乡1031人、厚畛子乡1813人、沙梁子乡1067人、板房子乡1634人、安家岐乡1503人、小王涧乡1078人、双庙子乡1505人。
2001年12月，就峪乡并入楼观镇，九焰乡并入集贤镇，甘峪湾乡并入陈河乡，耿峪乡并入九峰乡，安家岐乡并入板房子乡，厚畛子乡、沙梁子乡合并为厚畛子镇，双庙子乡、小王涧乡合并为王家河乡。调整后，周至县辖9个镇、13个乡：二曲镇、哑柏镇、终南镇、马召镇、集贤镇、楼观镇、尚村镇、广济镇、厚畛子镇、四屯乡、侯家村乡、竹峪乡、青化乡、翠峰乡、九峰乡、富仁乡、司竹乡、辛家寨乡、骆峪乡、陈河乡、板房子乡、王家河乡。
2010年第六次人口普查，周至县常住总人口562768人，其中：二曲镇77775人，哑柏镇45591人，终南镇57054人，马召镇32023人，集贤镇26167人，楼观镇46642人，尚村镇46037人，广济镇35223人，厚畛子镇2512人，四屯乡17266人，候家村乡18491人，竹峪乡18824人，青化乡21204人，翠峰乡20033人，九峰乡23901人，富仁乡17450人，司竹乡21868人，辛家寨乡21405人，骆峪乡5393人，陈河乡3332人，板房子乡2264人，王家河乡2313人。
2011年，撤销青化乡、竹峪乡、翠峰乡、四屯乡、侯家村乡、辛家寨乡、司竹乡、九峰乡、富仁乡、骆峪乡、陈河乡、板房子乡、王家河乡，设立青化镇、竹峪镇、翠峰镇、四屯镇、侯家村镇、辛家寨镇、司竹镇、九峰镇、富仁镇、骆峪镇、陈河镇、板房子镇、王家河镇。调整后，全县辖22个镇：二曲镇、哑柏镇、终南镇、马召镇、集贤镇、楼观镇、尚村镇、广济镇、厚畛子镇、四屯镇、侯家村镇、竹峪镇、青化镇、翠峰镇、九峰镇、富仁镇、司竹镇、辛家寨镇、骆峪镇、陈河镇、板房子镇、王家河镇。
2012年末，周至县面积2945.6平方千米，户籍人口671280人，常住人口57.00万人。2013年末，周至县辖22个镇，共有14个社区、376个行政村，县政府驻二曲镇。
2015年，撤销侯家村镇，并入四屯镇；撤销辛家寨镇，并入富仁镇；撤销二曲镇，设立二曲街道。调整后，全县辖1个街道、19个镇：二曲街道、哑柏镇、终南镇、马召镇、集贤镇、楼观镇、尚村镇、广济镇、厚畛子镇、四屯镇、竹峪镇、青化镇、翠峰镇、九峰镇、富仁镇、司竹镇、骆峪镇、陈河镇、板房子镇、王家河镇。