春秋战国时期，梓潼属蜀国领地。秦国开始在蜀地实行郡县制，置蜀郡，划蜀地为三十一县，梓潼县始置，隶属秦国蜀郡。

西汉高祖五年（公元前202年）派遣将军林挚平定巴蜀，汉承秦制，仍实行郡县制。

东汉建武元年（公元25年），公孙述据蜀，建“大成”国，又改子同郡为就都郡。

三国蜀汉炎兴元年（公元263年），曹魏遣大将军钟会、邓艾伐蜀，后主刘禅献城投降。魏灭蜀后，将蜀国划分为梁、益二州，梓潼郡仍置，隶属魏国梁州（州治今陕西汉中），仍分领蜀汉时所属七县。

汉兴元年（公元338年）李寿接皇帝位后，改国号为“汉”，梓潼县仍置，仍隶属大汉梓潼郡（郡治涪城县）。置于梓潼水尾的万安县（县治今梓潼县仙峰乡），亦徙移至潺亭（今罗江县）。

东晋永和三年（公元347年），晋穆帝司马聘遣征西大将军桓温代蜀，成汉战败，成汉王李势献城归顺，成汉所辖梁、益二州又入东晋版图。永和四年（公元348元），梓潼县奉谕割西北地区（今许州、仙峰、双板及江油市重华、文胜、厚坝、马阁、二郎庙、青林口、雁门坝诸地）置北阴平郡和阴平县（郡、县治同治今江油市河口坝镇之阴平坝）。梓潼县仍置，隶属梁州梓潼郡（郡治涪城县）。

南北朝时期，东晋元熙二年（公元420年），太尉、晋王刘裕迫晋恭帝司马德文退位。刘裕接皇帝位后，改“晋”为“宋”，史称刘宋。梓潼县仍置，隶属梁州梓潼郡（郡治涪，即今绵阳市）。

刘宋昇明三年（公元479年），骠骑大将军、太傅、相国肖道成，逼宋主刘准退位。肖道成登上皇位后，即改“宋”为“齐”，定都建康（今南京），史称“南齐”。梁、益二州尽为南齐版图。梓潼县仍置，隶属益州梓潼郡（郡治涪）。

隋大业三年（公元607年），安寿县还名梓潼县，仍隶属西南行台普安郡。

唐高祖李渊建国初期，沿袭隋朝旧制。

南宋绍兴十四年（公元1144年），分利州路为利州东路和利州西路，梓潼、阴平二县隶属于利州东路普安军。孝宗隆兴二年（公元1164年），普安军升为隆庆府，梓潼、阴平二县皆隶属之。孝宗乾道四年（公元1168年），又将利州之东西二路合为一路，称利州路，梓潼、阴平二县皆隶属利州路隆庆府。

元朝时，梓潼县仍置，隶属四川等处行中书省广元路保宁府剑州（至元二十年降隆庆府为剑州）。元至正二十一年（公元1361年）农民起义军红巾军南路领袖明玉珍率军从武昌出发，经长江入蜀，旋即占领全川，建国大夏，定都重庆，改元天统。梓潼县仍置，隶属保宁府（府治今阆中）剑州。

明朝时，梓潼县隶属四川承宣布政使司保宁府（治阆中）剑州。明末，崇祯十年（公元1637年），农民起义领袖李自成率军入川，攻占梓潼，置梓潼县，当年退出。崇祯十七年（公元1644年），农民起义领袖张献忠率军入蜀，攻占梓潼后，置梓潼县，隶属大西保宁府剑州。

清顺治三年（公元1646年），四川入于大清版图。梓潼县仍置，隶属大清保宁府剑州。清王朝于地方政区设置方面，实行道府州厅县三级制，以道辖府州，以府州辖厅县。梓潼县隶属川北道保宁府剑州。雍正五年（公元1727年），绵州从成都府划出，升为直隶州。省督即将梓潼县从保宁府划出，入隶绵州。

民国二年（公元1913年），袁世凯为推进恢复帝制，又按其“废省改道”计划，将全川划分为川西、上川南、下川南、川北、川东和边东、边西七道，废除府州厅。梓潼县隶属川西道（道治成都），民国三年（公元1914年），川西道又改名西川道，梓潼县仍隶属之。

民国十七年（公元1928年），省政府即明令裁撤各道，各县直接隶属省府。

1935年3月，中国工农红军第四方面军，分批进入梓潼，并掌控全境。

1935年5月，红军分批撤离梓潼。7月，国民党势力重返梓潼。将全川划分为18个行政督察区，每区设专员公署，作为省政府的派出单位分辖各县，以控制地方力量。梓潼县隶属十三行政督察区，专员公署治绵阳。

1949年12月20日梓潼县解放。为组织和发动人民群众进行各项社会改革，巩固人民民主专政和发展经济，分批开始变革行政区划。解放初期，梓潼县隶属川西北临时军政委员会绵阳专区。

1950年3月，将四川划分为川西、川东、川北、川南四个行署区，同属西南军政委员会直接领导，梓潼县隶属川西行署绵阳专区。

1952年中央决定撤销四个行署区的建制，恢复四川省的建制。梓潼县乃隶属四川省绵阳专区。

1968年5月，“文化大革命”中，绵阳专区改制为绵阳地区，1985年2月国务院又批准将绵阳地区改制为省辖市。绵阳建制几经变动，梓潼县均隶属之。