公元前350年，秦孝公在此筑城立闕，并建都于此。
因“地處九嵕山之南、渭水之北，山水俱陽”故名咸陽。
西周為京畿，東周時(shí)封于秦。
公元前221年，秦始皇統(tǒng)一中國后，咸陽仍為都城，在咸陽置內(nèi)史，統(tǒng)轄關(guān)中各縣。
秦末，項(xiàng)羽入關(guān)，廢除郡縣制，恢復(fù)分封制。
將秦內(nèi)史和上郡的部分地區(qū)分成雍、翟、塞3國。
漢高帝二年（前205年），更秦內(nèi)史地為渭南、河上、中地3郡，九年復(fù)為內(nèi)史，改咸陽為新城。
武帝建元六年（前135年），以長安為中心，分置左、右內(nèi)史。
長安以東為左內(nèi)史，長安以西為右內(nèi)史。
武帝元鼎三年（前114年）又改咸陽為渭城，置渭城縣。
太初元年（前104年），改長安以東為京兆尹，渭城以西為右扶風(fēng)，長陵以北為左馮翊，謂之“三輔”。
東漢末年，在關(guān)中及甘肅置雍州。
三國魏又分河西為涼州，隴右為秦州；在關(guān)中，改京兆尹為京兆郡，右扶風(fēng)為扶風(fēng)郡，左馮翊為馮翊郡。
又分扶風(fēng)、安定2郡，在漆縣置新平郡。
西晉遷扶風(fēng)郡治于池陽，在槐里置始平郡。
分美陽置好畤縣。
改栒邑為汾邑，鶉觚改屬安定郡。
十六國及南北朝時(shí)期，境內(nèi)先后經(jīng)歷前趙、后趙、前秦、后秦、北魏、西魏、北周等朝代更替，郡縣廢置繁雜。
后趙太和二年（329年）在關(guān)中復(fù)置雍州，分始平和長安，在古渭城置石安縣。
前秦苻健，又恢復(fù)司隸校尉，前秦皇始二年（352年），置咸陽郡，在咸陽僑置靈武縣。
隋開皇三年（583年）撤銷咸陽郡。
唐代，在關(guān)中設(shè)京畿道，武德元年（618年）分涇陽、始平置咸陽縣，五代末，咸陽縣屬京兆府。
北宋在陜西及甘肅部分地區(qū)置永興軍路，咸陽屬京兆府。
金代，改永興軍路為京兆府路，咸陽縣仍屬京兆府。
元代，在陜西置行中書省，改京兆府路為奉元路。
咸陽縣屬奉元路。
明代，改奉元路為西安府。
咸陽縣屬西安府。
清代仍屬西安府。
1913年咸陽屬關(guān)中道轄。
1935年～1940年，境內(nèi)置有第十、第七兩個(gè)督察區(qū)和第二、第九兩個(gè)督察區(qū)的轄地。
第十行政督察區(qū)，公署設(shè)咸陽縣中山街。
1935年冬，中央工農(nóng)紅軍長征到達(dá)陜北后，成立了蘇維埃中央政府西北辦事處，在陜甘邊蘇區(qū)栒邑縣馬欄鎮(zhèn)設(shè)關(guān)中特區(qū)，1940年，關(guān)中特區(qū)改為關(guān)中分區(qū)。
1948年6月至1949年9月，關(guān)中各縣相繼解放。
與此同時(shí)撤銷關(guān)中分區(qū)，在市境設(shè)置三原、咸陽、邠縣三個(gè)分區(qū)。
?1950年5月，撤銷三原、邠縣分區(qū)，咸陽分區(qū)改為咸陽專區(qū)。
分區(qū)轄咸陽、興平、鄠縣、盩厔、高陵、三原、涇陽、淳化、醴泉、栒邑、富平、耀縣、銅川13縣。
1952年12月分咸陽縣城區(qū)置縣級咸陽市。
1953年撤銷咸陽專區(qū)。
1958年12月，咸陽縣并入咸陽市。
1961年10月復(fù)設(shè)咸陽專區(qū)，轄咸陽市及興平、鄠縣、盩厔、高陵、三原、涇陽、淳化、醴泉、乾縣、永壽、栒邑、邠縣、長武13縣。
1964年9月10日，經(jīng)國務(wù)院批準(zhǔn)，改醴泉為禮泉、栒邑為旬邑、邠縣為彬縣。
1966年，咸陽市劃歸西安市。
1969年，咸陽專區(qū)改名咸陽地區(qū)。
1971年咸陽市復(fù)屬咸陽地區(qū)。
1984年，撤銷咸陽地區(qū)，設(shè)立咸陽市，為省轄市。
將原地區(qū)所屬的高陵、周至、戶縣劃歸西安市，將原寶雞地區(qū)的武功縣、楊陵區(qū)劃歸咸陽市。
原縣級咸陽市改為秦都區(qū)，咸陽市轄秦都、楊陵2區(qū)及武功、興平、涇陽、三原、禮泉、乾縣、永壽、彬縣、長武、旬邑、淳化11縣。
1986年12月，以市區(qū)樂育路為界，分秦都區(qū)東部置渭城區(qū)。
1993年6月，撤銷興平縣，設(shè)縣級興平市。
1997年7月，國務(wù)院決定建立楊凌農(nóng)業(yè)高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)示范區(qū)，示范區(qū)管委會(huì)為省政府直屬派出機(jī)構(gòu)，享有地市級行政管理權(quán)、省級經(jīng)濟(jì)管理權(quán)和部分省級行政管理權(quán)。
2018年5月，撤銷彬縣，設(shè)立縣級彬州市，由省直轄，咸陽市代管。