先秦时期属古滇国地。西汉元封二年（前109）置俞元县，属益州郡。三国蜀汉属益州建宁郡。西晋至南朝梁属宁州兴古郡。北朝周属南宁州。隋属南宁州总管府。唐贞观八年（634）置绛县，属剑南道姚州属黎州；南诏时称量水州；唐宪宗上元元年（760），南诏向东兼并黎州等地后，河阳郡属下有江川县，属拓东节度。江川县之名始于此。
宋大理国时属步雄部，隶善阐府。元宪宗六年（1256），改为步雄千户所（江川千户），属罗伽万户府；元至元十三年（1276）设江川州，领双龙县；至元二十年（1283），双龙县并入江川州，改江川州为江川县，属澂江路。明为江川县，属澄江府。崇祯七年（1634），县治由古城（今龙街镇）迁至江川驿（今江城镇）。清初沿明制，为江川县，属澂江府。雍正八年（1730）七月，澂江府属迤东道。民国2年（1913）江川县属滇中道。民国18年（1929）废道直属省。民国元年（1912）至民国24年（1935），江川县以下设十乡：荣富、古城、甸头、牛摩、西山、海西、上双龙、普妙、下双龙、九寨乡。民国37年（1948），江川县属云南省第三行政督察区（驻弥勒县）。
1950年，江川县属玉溪专区。1950年9月，将华宁县宁海、维新两镇共149平方千米划归江川县；同年10月，县治从江城迁大街。1954年2月，原属江川县的禄充乡、立昌乡等11个自然村、426户、1978人，85平方千米面积划入澂江县管理。1956年1月，将华宁县雄关、麦冲、上坝、中坝4乡共161平方千米划归江川县。1958年1月，江川县划出关岭、干海、新寨3个乡入晋宁县。1960年9月13日，国务院全体会议第103次会议通过：撤销江川县，将原江川县的行政区域并归玉溪县（1958年10月1日撤并）。1962年3月27日，国务院全体会议第115次会议决定：恢复江川县，以合并于玉溪县的原江川县行政区域为江川县的行政区域（1961年11月）。1970年属玉溪地区。1997年属玉溪市。
1984年，全县辖1镇、11个区，69个乡。1996年，全县面积850平方千米，人口约23万人，彝、哈尼等少数民族占5.6%，辖7镇5乡：大街镇、江城镇、龙街镇、路居镇、前卫镇、九溪镇、伏家营镇、翠峰乡、后卫乡、大庄乡、雄关乡、安化彝族乡。县政府驻大街镇。
2000年第五次人口普查，江川县常住总人口257078人，其中：大街镇17871人，江城镇23915人，龙街镇23647人，前卫镇24035人，伏家营镇27944人，九溪镇24176人，路居镇26360人，翠峰乡18737人，后卫乡19696人，安化彝族乡8703人，大庄乡31609人，雄关乡10385人。
2000年末，江川县辖大街、江城、龙街、前卫、九溪、伏家营、路居7个镇和翠峰、安化（彝族乡）、后卫、大庄、雄关5个乡，73个村（居）委会。全县总人口25.62万人，其中农业人口22.88万人，非农业人口2.74万人。汉族和彝族是本县人口最多的两个民族。其中彝族人口有1.38万人，其他少数民族695人，少数民族人口占总人口5.68%。人口密度为每平方千米301人。
2001年12月3日，经省政府《关于江川县调整乡镇行政区划的批复》（云政复[2001]203号），同意江川县进行行政区划调整，撤销了翠峰乡、江城镇、龙街镇，设立江城镇；撤销了前卫镇、后卫乡，设立前卫镇；撤销了大庄乡、大街镇、伏家营镇，设立大街镇。行政区划调整后，江川县所辖乡镇由原来的5乡7镇调整为2乡5镇共7个乡镇。2001年末，全县辖5个镇、1个乡、1个民族乡：大街镇、江城镇、前卫镇、九溪镇、路居镇、雄关乡、安化彝族乡。
2006年末，全县辖5个镇、2个乡，69个行政村、3个社区，345个自然村，463个村民小组。总人口有84967户、268230人，其中农业人口237361人，占88.49%，非农业人口30869人，占11.51%。汉族和彝族是本县人口最多的两个民族。全县少数民族人口15854人，占总人口的5.91%。人口密度315.5人/平方千米。
2010年第六次人口普查，江川县常住总人口280889人，其中：大街镇86283人，江城镇70812人，前卫镇48166人，九溪镇26760人，路居镇28856人，安化彝族乡9160人，雄关乡10852人。
2011年，撤销大街镇，设立大街街道。调整后，江川县辖1个街道、4个镇、2个乡：大街街道、江城镇、前卫镇、九溪镇、路居镇、安化彝族乡、雄关乡。县政府驻大街街道。
2015年12月3日，国务院（国函[2015]208号）批复同意撤销江川县，设立玉溪市江川区，以原江川县的行政区域为江川区的行政区域，江川区人民政府驻大街街道宁海路34号。
【附：勘界】从1999年开始，江川县开展了对辖区内的乡镇行政区域界线的勘定工作。至2001年，全县原有的12个乡镇共18条界线，全长201.274千米，已全部勘定，并经市政府《关于同意江川县内18条乡镇行政区域界线协议书的批复》（玉政复[2001]3号）批准，成为法定界线。2001年区划调整后，边界线随之取消了翠峰—江城线、江城—龙街线、前卫—后卫线、大庄—大街线、大庄—伏家营线、大街—伏家营线。新的界线有江城—前卫线、江城—安化线、江城——路居线、前卫—安化线、前卫—大街线、前卫—九溪线、大街—九溪线、大街—路居线、大街—雄关线、路居——雄关线，共10条，界线全长126.696千米。