战国属秦地。秦于今县城东6里置成固县。秦汉属汉中郡。三国蜀建兴三年（229年）诸葛亮于此筑东城。南朝宋改名城固县，取城池坚固之意。据《方舆胜览》：“始城而冀其巩固之意也。”北魏正始年间城固县治迁壻乡川（即今址）。
唐武德二年（619年）城固县改名唐固县，贞观二年（628年）复名城固县，初属梁州，后属兴元府。元属兴元路。明、清属汉中府。1914年属汉中道。1928年直属省。1949年属陕南行署区。1951年属南郑专区。1953年属汉中专区。1969年属汉中地区。1996年属汉中市。
1996年撤区并乡设镇，博望乡并入城关镇并更名博望镇，上道院乡并入沙河营镇，毛家岭乡并入文川镇，将谢何乡并入老庄镇，陈家湾乡并入许家庙镇，垣山乡并入原公镇，鲜家庙乡、南坎营乡并入上元观镇，九坝乡并入天明镇，八角乡、东河乡并入二里镇，黄沙乡并入五堵镇，孙坪乡、长龙乡合并设立孙坪镇，双溪乡、中坪乡合并为双溪镇，水硙乡、滥坝乡合并为水硙[wèi，意为磨]镇，小河乡、桃源乡、砖溪乡合并为小河镇，宝山撤乡设镇，五里乡并入大盘乡，吕家村乡并入五郎庙乡，铁路乡并入三合乡，板凳乡并入桔园乡，墓爷庙、七里店2乡并入董家营乡。
1997年，城固县面积2265平方千米，人口49.4万人。辖18镇12乡：博望镇、龙头镇、沙河营镇、文川镇、老庄镇、柳林镇、崔家山镇、许家庙镇、原公镇、宝山镇、 上元观镇、五堵镇、孙坪镇、二里镇、天明镇、双溪镇、水峣？镇、小河镇、五郎庙乡、桔园乡、董家营乡、三合乡、盘龙乡、石槽河乡、黄岗乡、盐井乡、毕家河乡、高坝乡、大盘乡、小盘乡。县政府驻博望镇。
2000年第五次人口普查，城固县常住总人口455408人，其中：博望镇88411人、龙头镇27322人、沙河营镇16984人、文川镇15113人、柳林镇16779人、老庄镇33041人、崔家山镇16640人、许家庙镇25362人、原公镇23384人、上元观镇29023人、天明镇12488人、二里镇11409人、五堵镇9691人、孙坪镇7677人、双溪镇3174人、水磨镇4718人、小河镇4845人、宝山镇13676人、五郎庙乡11732人、桔园乡11170人、三合乡16884人、高坝乡6429人、董家营乡24434人、大盘乡2662人、毕家河乡1558人、盐井乡5526人、黄岗乡6574人、小盘乡5617人、盘龙乡1967人、石槽河乡1118人。
2001年，撤销许家庙镇、桔园乡合并设立桔园镇，撤销石槽河乡并入盘龙乡，撤销黄岗乡并入二里镇，撤销毕家河乡并入老庄镇，撤销高坝乡并入天明镇，撤销小盘乡并入大盘乡。调整后，城固县辖18个镇、6个乡：博望镇、龙头镇、沙河营镇、文川镇、柳林镇、老庄镇、崔家山镇、桔园镇、原公镇、上元观镇、天明镇、二里镇、五堵镇、孙坪镇、双溪镇、水磨镇、小河镇、宝山镇、五郎庙乡、三合乡、董家营乡、大盘乡、盐井乡、盘龙乡。
2010年第六次人口普查，城固县常住总人口464903人，其中：博望镇116375人，龙头镇26277人，沙河营镇16224人，文川镇14660人，柳林镇16963人，老庄镇28605人，崔家山镇18799人，桔园镇33179人，原公镇18859人，上元观镇29395人，天明镇18434人，二里镇17422人，五堵镇10596人，孙坪镇7574人，双溪镇2890人，水磨镇3875人，小河镇4215人，宝山镇13583人，五郎庙乡11814人，三合乡17142人，董家营乡23704人，大盘乡6556人，盐井乡5249人，盘龙乡2513人。
2011年，撤销盘龙镇并入小河镇，撤销水磨镇并入双溪镇，撤销孙坪镇并入五堵镇，撤销盐井乡并入天明镇，撤销大盘乡并入二里镇，撤销宝山镇并入原公镇，撤销五郎庙乡设立五郎庙镇，撤销董家营乡设立董家营镇，撤销三合乡设立三合镇。调整后，城固县辖18个镇：博望镇、龙头镇、沙河营镇、文川镇、柳林镇、老庄镇、崔家山镇、桔园镇、原公镇、上元观镇、天明镇、二里镇、五堵镇、双溪镇、小河镇、三合镇、董家营镇、五郎庙镇。
2012年末，城固县面积2217.3平方千米，户籍人口536017人，常住人口46.51万人。2013年末，城固县辖18个镇，共有17个社区、310个行政村，县政府驻博望镇。
2015年，撤销崔家山镇，并入柳林镇；撤销博望镇，设立博望街道；撤销五郎庙镇，设立莲花街道。撤并78个行政村，保留232个行政村。调整后，全县辖2个街道、15个镇。