在古代歷史上，先后共有西周、秦、西漢、新、東漢、西晉、前趙、前秦、后秦、大夏、西魏、北周、隋、唐14個朝代在陜西建都。

陜西地區(qū)有人類誕生初期的西安藍田猿人，是仰韶文化最集中的發(fā)現(xiàn)地，有最具原始社會氏族文化代表性的西安半坡遺址和楊官寨遺址，人文初祖炎帝和黃帝的誕生地、部族發(fā)源地及陵寢所在地，相傳也是更為久遠的華胥古國或華胥氏的所在。

古為雍州、梁州之地（陜北、關中屬雍州、陜南為梁州）。

周是陜西關中一個古老的部族，始祖名棄，堯舜時被封為后稷，封于邰（今陜西武功縣及楊陵區(qū)一帶）。商代晚期已為渭水中游的強盛諸侯國。姬昌（文王）遷都豐（今西安市長安區(qū)馬王村一帶）。經牧野之戰(zhàn)，周武王姬發(fā)滅商建立周朝，史稱西周。

西周后期，秦始皇的祖上非子替周王室養(yǎng)馬有功，周孝王將“秦”（據(jù)說曾在今天的甘肅省天水東南）這塊土地封給了他，秦國也成了周的附庸。秦穆公時，國力強盛，又打敗了東方的晉國，占領了整個關中。由于陜西其地春秋時為秦國，所以簡稱秦。

秦始皇統(tǒng)一中國，以咸陽（今西安，咸陽一帶）為首都，并把全國劃分為36郡，今陜西境內有上郡、北地郡、漢中郡。

秦亡之后，項羽自立為西楚霸王，把陜西關中和陜北地區(qū)分封給秦朝的三名降將：章邯為雍王，治咸陽以西地區(qū)，都廢丘（今咸陽興平市）；司馬欣為塞王，治咸陽以東地區(qū)，都櫟陽（今西安市臨潼區(qū)）；董翳為翟王，治陜北地區(qū)，都高奴（今陜西延安市一帶）。將應封為關中王的劉邦分封到偏僻的漢中區(qū)域。

西漢時期，京師長安城是中國歷史上第一個大規(guī)模的城市，當時世界上只有歐洲的羅馬城可以與之媲美。

西漢的郡、國在今陜西省境內的有京兆尹、左馮翊、右扶風、上郡、漢中郡，以及弘農、武都、廣漢、西河、北地等郡的部分縣。屬于司隸校尉部及朔方、益州、涼州三刺史部。

東漢時期，遷都洛陽，以長安（今西安）為西京。今陜西地分別屬于司隸校尉部和益州、涼州、并州等刺史部。

魏晉南北朝時期，這段時期在陜西建都的政權先后有西晉、前趙、前秦、后秦、大夏、西魏和北周。除大夏建國都統(tǒng)萬城（今陜西靖邊縣）外，其余朝代均建都漢長安城。

西晉時期約與三國時期相同，今陜西省境內當時設有雍、梁2州及秦、司2州部分郡、縣。

隋朝時期，改州為郡，實行郡、縣二級制，治所在今陜西省及轄地涉及今陜西省的共14個郡，99個縣。隋文帝楊堅在漢長安城東南營造面積達80多平方千米的新都城——大興城。

唐代是中國古代的鼎盛時期，也是古代陜西最繁榮的時期。唐代長安人口最多時超過100萬，是當時世界上最大的城市。

中和元年（881年），黃巢率農民起義軍攻入長安，在大明宮含元殿即皇帝位，國號“大齊”。

五代十國時期，今陜西省秦嶺以北的大部地區(qū)，當時屬于梁、唐、晉、漢、周；關中西部在唐末即被李茂貞占據(jù)，建立岐國，后被后唐滅掉；陜南初屬前蜀，后歸后蜀；北漢則占有今陜西省神府一帶，

公元965年，北宋滅后蜀，控制陜西全境，設立關西道，后改為陜西路。

南宋時期，金國控制關中地區(qū)，陜南地區(qū)以秦嶺屏蔽，歸屬南宋。

元朝初期，設立陜西四川行中書省，轄區(qū)約有今陜西、甘肅、寧夏、青海、四川五省區(qū)及內蒙古自治區(qū)河套地區(qū)。

后設甘肅等處行中書省，將陜西、四川行中書省分成陜西等處和四川等處兩個行中書省。

明朝時期，陜西地區(qū)為陜西承宣布政使司，轄今陜西全境和甘肅嘉峪關以東、寧夏及青海湖以東部分地區(qū)。改奉元路為西安府，西安之名即由此而來。

崇禎十七年（1644年）正月初一，李自成改西安為長安，建立大順政權。

清朝時期，將平涼、慶陽、臨洮、鞏昌、四府劃出，從陜西省分置甘肅省（含寧夏）。

民國三年（1914年）六月，陜西省分為關中道、漢中道和榆林道三道。

1949年12月，陜甘寧邊區(qū)轄地約為今陜、甘、寧、青、新5省區(qū)全部，山西省西半部，湖北省鄖陽地區(qū)和內蒙古自治區(qū)河套及套西地區(qū)。

截至2019年，陜西省下轄10個地級市、30個市轄區(qū)、6個縣級市、71個縣。分別為西安市、寶雞市、咸陽市、銅川市、渭南市、延安市、榆林市、漢中市、安康市、商洛市。