先秦。《尚书·禹贡》中所谓“梁州”、《史记》中“褒国”皆被认为是汉中地区在史料和传说中的体现。南郑之名，可上溯至公元前771年。《水经注》载：“南郑之号，始于郑桓公。桓公死于犬戎，其民南奔，故以南郑称。”但此说史家存疑。战国中期，南郑是秦蜀争夺的要地。秦厉公26年（前451年），左庶长修筑南郑城。
秦汉。秦朝设汉中郡，郡治南郑，在今天汉中市汉台区。为秦36郡之一，秦朝末年，刘邦封为汉王，“楚汉之争”胜利后，刘邦因原封地在汉中，称汉王，迁都长安后，称汉朝。汉中乃中华汉人称号的古发源地，并留下大量汉朝时期文物古迹，如拜将坛（刘邦拜韩信处）、古汉台、栈道等。西汉武帝时期，城固人张骞出使西域，成为丝绸之路兴起的标志事件。
.三国。东汉以后，汉中郡曾先后称为汉宁郡、梁州、汉川郡、山南西道、兴元府、汉中府、汉中道，而南郑之称，除在西魏废帝三年至隋大业年间（554年－605年）一度改为光义县。桓温平蜀复设汉中郡，属梁州。下辖八县：南郑、蒲池、褒中、沔阳、城固、西乡、黄金、兴道。熹平年间（172-178年）五斗米道在汉中传播。张鲁在此建立持续达近三十年的政教合一的政权。刘备称汉中王，蜀国即占据此地，现今仍遗留有大量三国古迹，如武侯墓（诸葛亮墓地）、武侯祠、马超庙、定军山、虎头桥（魏延斩首之处）等。诸葛亮去世后，汉中复被魏夺得，设梁州。又先后归属西晋、东晋、宋、齐、北魏、梁、西魏、北周政权。
南北朝隋唐。南北朝时为汉中郡，领南郑、汉阳、城固三县。后周改汉中为汉川郡。隋初，郡废州存。大业初年，州废，改为汉（中）川郡，统领八县：南郑、西、褒城、城固、兴势、西乡、黄金和难江。隋大业八年，移县理郡西城南，临汉水，宋嘉定十二年重筑。唐初，改汉川郡曰梁州，开元中更名曰褒州。不久重名梁州。天宝初年改为汉中郡。唐德宗于兴元六年（874年）三月避乱汉中。六月，叛乱平定后返长安，并以其年号改汉中为兴元府，领五县：南郑、褒城、城固、西、三泉，余地为金、洋、凤、兴四州。五代时期，先后成为前蜀、后唐、后蜀政权的领地。
宋元。北宋平后蜀，仍为兴元府，领南郑、城固、褒城、西四县。南宋时成为边陲重镇，增设廉水一县。余地为沔、金、凤三州。元代为兴元路。
明清。明洪武三年（1370年），改为汉中府，领两州：金、宁羌，统辖十四县：南郑、城固、洋、西乡、褒城、凤、沔、略阳、石泉、汉阴、平利、洵阳、紫阳、白河，其中南郑为附郭。知府费震在宋城基础上对汉中城进行重修，基本奠定了今天汉中城的格局。洪武四年，府治西设汉中御守千户所，十三年改为汉中卫，领左、右、中、前、后五所，隶属陕西都司。万历二十九年（1601年）朱常浩受封瑞王藩于此地，在城内建明瑞王府，面积约占当时汉中城三分之一。崇祯十六年（1643年)，王府被当地人拆除。今日留下莲花池及琉璃照壁，还有铸“飞天”、天龙”等图案古铜钟，现存古汉台，花园旁太古石，存于汉中市图书馆。清同治二年（1863年）春，太平天国扶王陈得才、遵王赖文光、瑞王蓝成春、启王梁成富等8月攻克汉中。
民国。汉中成为入蜀交通枢纽和战略物资转移站。“七七事变”后，前国立北平大学、国立北平师范大学、天津国立北洋工学院等校在西安合校重组为国立西安临时大学，1938年2月迁至汉中、城固等地。校本部设城固考院小学，更名为国立西北大学。抗战期间，汉中属于第五战区辖区。
新中国。1949年12月，解放军第二野战军第十八兵团中路部队进入汉中。至1950年，汉中全面解放。