据《水经注》：“郑桓公死于犬戎，其民南奔，故以南郑为称。”春秋时为南郑邑，战国秦武公十一年（公元前687）始置南郑县。北魏延昌元年（公元512年）分南郑县地置汉阴县和廉水县（治今濂水镇），南朝梁大同中废廉水县入南郑县，北周至隋间废汉阴县入南郑县。南宋绍兴四年（1134年）复置廉水县，绍定六年（1233年）复废廉水县入南郑县。1914年属汉中道。1928年直属省。
1949年属陕南行署区，12月析南郑县城区及近郊置南郑市，次年南郑县治迁十八里铺（今汉台区铺镇）。1951年属南郑专区，1953年10月改南郑专区为汉中专区。1958年12月撤销县制，辖地划归汉中市。1961年8月底分汉中市汉江以南地复设南郑县，县治周家坪（即今南郑县城），属汉中专区。1969年属汉中地区。1996年属汉中市。
1995年，为配合汉中地区撤销地设市的需要，撤销南郑县大河坎镇，设立大河坎街道，同时将大河坎街道划归汉中市管辖；1997年，撤销汉台区大河坎街道，设立大河坎镇，同时将大河坎镇划归南郑县管辖。
1996年撤区并乡设镇，周家坪镇、白马乡，协税乡的潘营、张坝2村，连山乡的石门、汉坪2村合并为城关镇；山口乡并入圣水镇，中所乡、草堰乡合并设立中所镇，协税乡、连山乡合并设立协税镇，石拱乡并入梁山镇，安坎乡、农丰乡合并设立阳春镇，立峰乡、合同乡并入高台镇，华山、殷家坝、焦山3乡并入新集镇，高石乡、水井乡并入黄官镇，青树撤乡设镇，红土乡并入红庙镇，法镇乡、兴隆乡、桂花乡合并设立法镇镇，湘水、海棠、红旗3乡合并设立湘水镇，回军坝乡、秦家坝乡合并设立小南海镇，前进乡并入碑坝镇，元坝乡、五星乡合并立元坝镇，钢厂乡并入两河乡，广家乡并入西河乡，冉家乡并入塘坊乡，云河乡并入魏家桥乡，界牌乡并入胡家营乡，碗厂乡并入王坪乡，铁炉乡并入忍水乡。
1997年，南郑县面积2849平方千米，人口52.3万人。辖19镇19乡：城关镇、大河坎镇、圣水镇、中所镇、协税镇、梁山镇、阳春镇、高台镇、新集镇、黄官镇、濂水镇、青树镇、红庙镇、牟家坝镇、法镇镇、湘水镇、小南海镇、碑坝镇、元坝镇、红光乡、歇马乡、郭滩乡、胡家营乡、王坪乡、忍水乡、塘口乡、两河乡、庙坝乡、塘坊乡、喜神坝乡、高家岭乡、小坝乡、西河乡、福成乡、马元乡、白玉乡、魏家桥乡、黎坪乡。县政府驻城关镇。（501个行政村）
2000年第五次人口普查，南郑县常住总人口478782人，其中：城关镇45391人、圣水镇19109人、大河坎镇28597人、中所镇26375人、协税镇17411人、梁山镇18730人、阳春镇16025人、高台镇21253人、新集镇32452人、濂水镇12496人、黄官镇17066人、青树镇11883人、红庙镇17003人、牟家坝镇14313人、小南海镇10024人、法镇16237人、湘水镇13101人、碑坝镇10093人、元坝镇5537人、红光乡6413人、胡家营乡18191人、歇马乡7668人、郭滩乡16019人、王坪乡6765人、忍水乡8014人、两河乡7900人、塘口乡6000人、庙坝乡1329人、塘坊乡11258人、喜神乡6678人、高家岭乡10723人、小坝乡2290人、西河乡3408人、福成乡3759人、马元乡1646人、白玉乡1953人、黎坪乡2255人、魏家桥乡3417人。
2001年，撤销中所镇并入大河坎镇，撤销红光乡并入圣水镇，撤销王坪乡并入新集镇，撤销庙坝乡并入塘口乡，撤销塘坊乡并入青树镇，撤销小坝乡并入小南海镇，撤销黎坪乡并入元坝镇，撤销马元乡并入福成乡。调整后，南郑县辖18个镇、12个乡：城关镇、圣水镇、大河坎镇、协税镇、梁山镇、阳春镇、高台镇、新集镇、濂水镇、黄官镇、青树镇、红庙镇、牟家坝镇、法镇镇、湘水镇、小南海镇、碑坝镇、元坝镇、胡家营乡、歇马乡、郭滩乡、忍水乡、两河乡、塘口乡、喜神坝乡、高家岭乡、西河乡、福成乡、白玉乡、魏家桥乡。
2010年第六次人口普查，南郑县常住总人口471634人，其中：城关镇65546人，圣水镇21947人，大河坎镇68154人，协税镇16676人，梁山镇16178人，阳春镇13271人，高台镇21101人，新集镇32371人，濂水镇14462人，黄官镇16116人，青树镇23386人，红庙镇16687人，牟家坝镇13940人，法镇14174人，湘水镇11389人，小南海镇10297人，碑顼镇8416人，元坝镇6502人，胡家营乡18467人，歇马乡6654人，郭滩乡11558人，忍水乡6915人，两河乡6354人，塘口乡5733人，喜神坝乡5479人，高家岭乡8954人，西河乡2686人，福成乡4077人，白玉乡1969人，魏家桥乡2175人。
2011年，八沟乡并入牟家坝镇，撤销歇马乡并入大河坎镇，撤销郭滩乡并入梁山镇，撤销塘口乡并入黄官镇，撤销魏家桥乡划归黄官镇和两河镇，撤销喜神坝乡并入红庙镇，撤销高家岭乡并入牟家坝镇，撤销西河乡并入碑坝镇，撤销白玉乡、福成乡合并设立福成镇，撤销胡家营乡设立胡家营镇，撤销忍水乡设立忍水镇，城关镇更名为汉山镇，元坝镇更名为黎坪镇。调整后，南郑县辖22个镇：汉山镇、圣水镇、大河坎镇、协税镇、梁山镇、阳春镇、高台镇、新集镇、濂水镇、黄官镇、青树镇、红庙镇、牟家坝镇、法镇、湘水镇、小南海镇、碑坝镇、黎坪镇、福成镇、两河镇、胡家营镇、忍水镇。
2012年末，南郑县面积2807.5平方千米，户籍人口558699人，常住人口47.18万人。2013年末，南郑县辖22个镇，共有15个社区、393个行政村，县政府驻汉山镇。
2015年，撤销忍水镇，并入新集镇；撤销汉山镇，设立汉山街道。撤并101个行政村，保留296个行政村。调整后，南郑县辖1个街道、20个镇。